基于振动的铁道货车供电装置直线电机的设计

为了给铁道货车提供电力能源,设计了一种基于Halbach阵列结构圆筒型永磁直线电机的供电装置.把该永磁直线电机直接与车辆悬挂弹簧并联安装,利用电磁感应原理将货车车辆运行时振动的机械能直接转化为电能,中间不需要其他传动装置.为了验证设计方案的有效性,利用有限元Ansoft软件对所设计的永磁直线电机进行了电磁场仿真分析,得到了电机空载电动势波形和磁场分布图;应用Matlab/Simulink软件建立了带整流负载的三相电机的仿真模型并进行了仿真,得到了不同负载情况下负载电阻与负载电压和输出功率的关系.仿真分析结果表明,所设计的永磁直线电机产生的电能能够有效地为蓄电池充电或为其它电气设备供电,能在一定程度上解决铁道货车的供电问题.     

石油提炼管加热用永磁直线发电机性能分析

文章首次将特殊结构的永磁直线发电机的应用扩展到石油提炼管加热领域。详细阐述了石油提炼管加热用永磁直线发电机的结构和工作原理。并且基于电磁场有限元分析软件Maxwell 2D,对一石油提炼管加热用永磁直线发电机进行有限元分析,得到了该电机静态时和瞬态时的磁场分布图以及电磁力、涡流损耗功率与速度的关系曲线。仿真结果可以用来指导石油提炼管加热用永磁直线发电机的理论研究和本体设计。     

圆筒型永磁直线发电机的设计与定位力分析

提出了一种基于Halbach阵列结构的圆筒型永磁直线发电机设计方案,详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且采用有限元法对发电机进行电磁分析。得到了发电机的空载反电动势波形以及负载特性。通过改变发电机定子铁心的轴向长度及其边端齿的高度对电机进行了优化设计,得到了发电机铁心轴向长度和边端齿高度的最优尺寸。分析结果表明,优化之后发电机的定位力大幅降低,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的设计与优化提供了理论依据。     

圆筒型永磁直线发电机的结构优化与特性分析

提出了一种基于Halbach阵列结构圆筒型永磁直线发电机的设计方案,详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且采用有限元法对发电机进行电磁分析。通过改变永磁体尺寸、比例系数以及定子齿宽等参数,得到并分析其对发电机反电动势之间的影响,进行电机优化设计。根据优化后的发电机对其负载特性进行了研究。应用冻结磁导率方法求取了电感参数,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的设计提供了理论依据。     

一种新型永磁直线振动发电机的设计与仿真研究

设计了一种新型永磁直线振动发电机,减小了动子与定子间的磁力。利用有限元仿真软件对所设计永磁直线振动发电机结构进行了优化。仿真结果证明:外壳采用导磁性能较好的硅钢材料、永磁体选用钕铁硼材料时,发电机输出电动势更高;随着永磁体厚度的增加,动子与定子间距的减小,输出电动势有效值逐渐增大;随着永磁体宽度的增加,输出电动势会出现一个极大值。最终确定外壳选用硅钢材料,永磁体选用钕铁硼材料,永磁体尺寸为100 mm×26 mm×5 mm,动子与定子距离为4 mm。在振动频率为1 Hz、振幅为30 mm的正弦位移激励下,发电机的输出电动势有效值为4.190 8 V,可输出最大功率为0.215 2 W。     

用于海浪发电永磁圆筒型直线发电机的结构优化与分析

波浪能是一种新型的清洁能源,近几年提出了多种对波浪能进行开发的方案,但大多都是在波浪能和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本较高。该文提出了永磁圆筒型直线发电机可以将波浪能直接转化为电能。详细阐述了该发电机的结构,并且基于电磁场有限元分析软件Ansoft对于发电机进行仿真,得到空载电压的波形。通过改变永磁体长度对发电机进行优化设计,最后给出优化后发电机的三相空载电压波形和负载特性。仿真结果可以指导磁体结构的圆筒型直线发电机的理论研究。     

永磁直线振动发电机的输出特性分析及实验研究

设计了一种永磁直线振动发电机,探索了发电机的输出特性。由振动发电机的结构和工作原理,利用仿真软件仿真了发电机在正弦激励下的空载输出电动势。制作样机并进行实验研究,分析了不同线圈组合方式下的输出电动势和输出功率。振动发电机在频率16 Hz、振幅2 mm的正弦位移激励下,测得全部线圈串联的输出电动势有效值为9.153 4 V,可输出最大功率为0.523 7 W;线圈先并联后串联的输出电动势有效值为4.207 6 V,可输出最大功率为0.442 6 W;全部线圈并联的输出电动势有效值为0.823 V,可输出最大功率为0.338 7 W。对比得实验结果与仿真结果规律一致。     

永磁直线电机发电系统控制技术综述

永磁直线发电机具有结构简单、制造容易、动子振动频率高,行程适中,可直接将直线机械振动转化为电能,愈来愈受到学者重视。本文介绍了永磁直线发电系统国内外的发展现状,针对国内外线性永磁直线发电系统的控制方式和控制策略进行了分析。     

热声发电系统之永磁直线发电机设计

根据热声发电系统的特点,文章选取圆筒式永磁直线发电机作为系统的振子性负载,将传统单一的轴向或径向磁路结构改变为轴向径向混合磁路结构,并利用有限元计算仿真软件ANSOFTMAXWELL 3D,对直线发电机的内部磁场、永磁体所受定位力进行分析计算。计算结果表明,传统结构直线发电机与新型结构直线发电机相比定位力减少了25%。     

直驱式波浪发电用全超导初级励磁直线发电机的设计与分析

初级永磁直线电机具有次级结构简单的特点,十分适用于直驱式波浪发电。基于广泛应用于波浪发电的游标混合电机和磁通切换直线电机,本文提出一种采用超导绕组的初级励磁直线发电机,该电机的性能的得到大幅提高。通过超导绕组和多齿结构的设计可提高电机的磁场能量并克服易去磁和高定位力等游标直线电机的缺点。首先,介绍了电机的基本结构和工作原理,给出了电机超导励磁绕组和电枢绕组的设计结构,并完成了超导绕组的直流导电性能测试和交流损失计算。然后,通过二维有限元法,对电机的空载特性进行仿真分析,并与相应的游标混合电机和磁通切换直线电机进行了对比。另外,对电机的负载特性进行了仿真,并将其带载能力与磁通切换直线电机进行了对比。最后,采用一台磁通切换永磁直线电机验证了对其带载能力的有限元分析结果。所有结果表明,全超导初级励磁直线发电机相对其它两类电机具有其独特的优势。     

基于永磁振动发电的微功耗电能处理电路

永磁振动发电机的输出功率较小,且输出特性受振动环境影响明显,因此开发了一种低功耗电能处理电路,提高供电效率。在人体甩臂运动时,对永磁振动发电机输出的电动势进行测量,计算功率谱密度,确定振动发电机的能量输出集中的频段。以此为基础,计算永磁振动发电机的输出阻抗并设计整体电路,包括与发电机阻抗匹配的整流滤波电路、储能电路、升压供电电路。仿真和实验研究,证明电路的工作损耗低于30μW。     

电动车用径向充磁自由活塞式永磁直线发电机研究

将直线发电机与自由活塞式发动机组合起来,是串联式混合动力电动汽车辅助动力单元(Auxiliary power unit-APU)的一种新式结构,它可以使系统结构紧凑,有很高的效率和稳定的性能.直线发电机是该系统中的重要组成部分.对圆筒形径向充磁式永磁直线发电机进行了研究,通过有限元仿真计算,对发电机中铁心材料和永磁体的放置方式进行优化,另外还对发电机极数和动子的长度进行了优化,最终得到发电机的效率为95.8%,功率密度为2.9 kW/m3.     

直驱型海浪发电系统输出功率优化控制策略

直驱型海浪发电系统具有结构简单、安全性高、易于维护的特点。文中以直驱型永磁直线海浪发电机为研究对象,建立了永磁直线发电机的数学模型,推导了基于双自由度和单自由度控制模式的优化功率算法,提出了基于优化功率算法的发电机电磁力控制策略:以海浪的周期和幅值为输入信号,在线计算最优电磁力目标值;发电机电磁力控制采用dq同步旋转坐标下带前馈补偿的矢量解耦控制方法,实现了对永磁直线发电机的解耦控制,充分利用了发电机容量。搭建了基于MATLAB/Simulink的直驱型永磁直线海浪发电机模型,并对直驱型海浪发电的2种优化功率跟踪算法进行了仿真与对比分析,结果验证了模型的合理性及控制策略的有效性。     

永磁体内置式微型振动发电机的研究

对振动发电机的结构和由弹簧与永磁体组成的拾振系统的工作原理进行了分析,运用振动理论对发电机模型的频域特性进行了研究,确定了振动发电机的绕组匝数和永磁体的体积,设计出了适应于多种低压供电系统的圆筒形永磁体内置式直线振动发电机。     

一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析

提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对直线电机齿槽定位力的计算公式进行推导,得到圆筒型直线电机的齿槽定位力波动统一公式;并采用有限元方法(FEM)对电机在不同槽距和极距的匹配情况下,对电机的定位力进行仿真分析,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。最后,分析了PMSPLG在恒速和正弦变化速度下的空载电动势变化曲线。论文给出单相永磁直线发电机同尺寸样机,实验验证了电机的电磁特性。计算与实验结果表明该直线发电机具有定位力波动幅值小、后续整流电路简单的特点;与其他采用旋转电机的波能发电装置相比,具有能量转换效率高、系统结构简单、应用成本低等特点,在海浪发电领域具有较好的应用前景。     

高压直驱永磁风力发电机电磁设计

以高压直驱永磁风力发电机为研究对象,参照Windformer的设计,在传统永磁同步风力发电机的基础上,采用XLPE高压电缆作为定子绕组,进行1.5 MW/10.5 k V内转子新型高压直驱永磁风力发电机电磁设计,在Ansoft Maxwell环境下建立二维模型,对其空载情况下静态电磁场进行仿真,得到发电机内部各部件空载时电磁场分布情况。分析仿真结果,并与传统直驱永磁风力发电机空载电磁场分布进行对比,可证明该高压直驱永磁风力发电机电磁设计方案能够达到设计的主要要求。     

基于粒子群算法的直线振动发电机优化设计

设计了一种新型圆筒式永磁直线振动发电机,电机中永磁体放置在绕组外侧,内部通过放置铁心来增大感应电动势的幅值。其结构简单,尺寸多变,可将原来损失的小幅振动能量转化为电能,为小型设备提供低压直流。通过二维有限元对其非线性无边界轴对称磁场进行了系统的分析,得到一系列电机感应电动势与电机尺寸间的变化规律,并以有限元分析结果为基础,结合粒子群优化算法,归纳出通用的优化设计准则和公式。优化结果表明,为了得到更高的材料利用率,应取较大的永磁体外径,且样机实验和有限元分析结果吻合良好。     

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计

直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。     

动圈式永磁直线振动电机的静动态分析

以动圈式永磁直线振动电动机为讲究对象，利用Ansoft软件对其进行了动态仿真。仿真结果与实验相比较，证明仿真结果真实可靠，对该机种的设计、使用是有用的。     

大型双定子直驱永磁风力发电机电磁设计与仿真

为充分利用发电机的空间,提高直驱永磁风力发电机的功率密度和材料利用率,降低生产成本,解决运输困难等问题,设计了一种兆瓦级双定子永磁直驱风力发电机,将分数槽单节距绕组用于双定子直驱永磁发电机,使得双定子直驱永磁风力发电机实现了高功率密度、低定位转矩和低惯量的目的.用Visual Basic 6.0编制了双定子永磁发电机的电磁设计软件,用磁路的计算方法得到初步模型后,利用Maxwell有限元仿真软件进行建模、网格剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,利用先进的电磁设计软件和全面的电磁有限元仿真分析,完成了对大型双定子永磁直驱发电机的精确分析与设计.