面向海洋能轉(zhuǎn)換直驅(qū)運(yùn)行的橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)研究.pdf

1、目前中國(guó)能源緊缺問(wèn)題和環(huán)境污染嚴(yán)重問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)海洋能等新能源對(duì)解決這些問(wèn)題有十分積極的意義。根據(jù)海洋的實(shí)際運(yùn)行情況，本文對(duì)新型橫向磁場(chǎng)永磁直線發(fā)電機(jī)進(jìn)行了研究，使其能夠滿足海洋能轉(zhuǎn)換的實(shí)際需求，合理組合定子和動(dòng)子模塊，從而很方便的適應(yīng)低速運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)輸入能量的大小變化，而調(diào)整輸出能量的大小與輸入相匹配，以達(dá)到發(fā)電機(jī)適應(yīng)于海洋運(yùn)動(dòng)特性的效果，實(shí)現(xiàn)海洋能的有效轉(zhuǎn)換。
　　提出新型橫向磁場(chǎng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)定子和動(dòng)子齒極部分都由簡(jiǎn)單

2、的平面硅鋼片疊制而成，采用模塊化的結(jié)構(gòu)理念對(duì)發(fā)電機(jī)的定子部分和動(dòng)子部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)三相的概念，使發(fā)電機(jī)可以根據(jù)海洋運(yùn)行的實(shí)際特性合理組合發(fā)電機(jī)定子和動(dòng)子模塊，實(shí)現(xiàn)海洋能的有效轉(zhuǎn)換。動(dòng)子齒部采用聚磁式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)能夠提供復(fù)雜的三維磁路，同時(shí)氣隙磁通密度高并且制造工藝簡(jiǎn)單、導(dǎo)磁性強(qiáng)。對(duì)新型橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)進(jìn)行定性分析，以這個(gè)分析結(jié)果為背景設(shè)計(jì)新型橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，并對(duì)定、動(dòng)子的尺寸進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
　　由于新型

3、橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)具有較為復(fù)雜的磁路，依靠傳統(tǒng)的理論和經(jīng)驗(yàn)計(jì)處理難度大，傳統(tǒng)的數(shù)值分析已經(jīng)滿足不了對(duì)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)要求。以響應(yīng)面分析法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，采用中心組合的響應(yīng)面法建立發(fā)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，結(jié)合在Ansoft中建立的新型橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)的電磁場(chǎng)有限元分析模型，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得到了發(fā)電機(jī)的所有結(jié)構(gòu)尺寸和電氣參數(shù)。其中充分考慮了鐵心的飽和和磁路的各種漏磁等因素的影響，而且直接進(jìn)行三維電磁場(chǎng)分析，保證了計(jì)算結(jié)果的

4、精度。構(gòu)建有限元分析模型，得出了優(yōu)化前后發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出波形，將兩者的輸出波形做了對(duì)比從而驗(yàn)證了優(yōu)化后的結(jié)果是有效的。
　　新型橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行三維有限元?jiǎng)討B(tài)分析后，以電磁理論為基礎(chǔ)，建立電氣參數(shù)的計(jì)算公式，通過(guò)電磁場(chǎng)有限元計(jì)算的方法進(jìn)行輔助計(jì)算，對(duì)發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)進(jìn)行分析，以得到新型橫向磁場(chǎng)直線發(fā)電機(jī)的各個(gè)電氣參數(shù)。
　　最后構(gòu)建有限元分析模型，在其基礎(chǔ)上作了動(dòng)態(tài)仿真分析，觀察了動(dòng)子在運(yùn)