波浪能直线发电机电磁分析及结构优化

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1、万方数据第46卷第7期2013年7月▲’轧MICROMOTORSV01．46．No．7JuL2013波浪能直线发电机电磁分析及结构优化贾海媛，肖阳，胡国葆，谌瑾(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：针对直驱漂浮点吸收式波浪能装置，提出一种直线电机设计方案。分析了电机模型，并采用电磁场有限元方法分析了电机性能，给出了电机空载状态下感应电动势波形及负载状态下输出电压波形。通过改变电机定子铁心长度对电机进行了优化设计，最后给出了电机所受磁阻力大小。该型电机在动子速度为lm／s时，输出功率可达lOkW，能够有效利用波浪能发电。关键词：圆筒型永磁直线发电机；电磁分析；磁阻

2、力；波浪能中图分类号：TM359．4；TM313文献标志码：A文章编号：1001-6848(2013)07-0024．03ElectromagneticAnalysisandOptimizedDesignofWaveEnergyLinearGeneratorJLAHaiyuan，XIAOYang，HUGuobao，CHENJin(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，Wuhan430064，China)Abstract：Alineargenerator’Sdesignproposalwasdevelopedforthedirectdr

3、ivenfloatingpointabsorptionwaveenergydevice．Themodelofgeneratorwasanalyzed，andtheperformanceofgeneratorWasanalyzedbyusingelectromagneticfieldfiniteelementmethod，thewaveformofinductionundernoloadconditionandthewaveformofoutputvoltageunderloadconditionWasobtained．OptimizeddesignofthegeneratorW

4、asobtainedbychangingthelengthofstator，finally，detentforceofgeneratorWasoffered．ThegeneratorCantransformwaveenergytoelectricpowereffectivelywhenoutputpowerisabout10kWwitharotorspeed1m／s．Keywords：tubularpermanentmagnetlineargenerator；electromagneticanalysis；waveenergy；detentforce0引言波浪能是一种储量丰富、

5、分布广泛的可再生清洁能源，开发利用波浪能具有广阔的应用前景。目前，国际上提出的波浪能量转换技术按俘获技术分类主要有点吸收式、鸭式、振荡水柱式、筏式、摆式、和越浪式等¨‘6J，其中点吸收式技术近年来发展很快。该技术采用浮子俘获波浪能，通过与浮子连接的后续转换系统(比如气动机构、液压机构、直线发电机构等)将波浪能转化成电能。本文针对点吸收式波浪能转换装置提出一种直线发电机设计方案，直线发电机动子同浮子固定在一起，定子同圆筒固定，在波浪的作用下浮子与圆筒做相对运动从而带动直线发电机定子与动子做相对运动产生感应电动势，将波浪能直接转换为电能，减少了传统的气动机构、液压机构等中间环节，大

6、大提高了转换效率。1波浪能直线发电机模型分析本文所设计的永磁直线发电机采用圆筒型结构，主要由定子和动子组成，其结构如图1所示。由图1可知，电机定子由定子铁心和定子线圈组成，定子线圈嵌放在定子铁心的环形槽内组成三相绕组；电机动子由磁极、永磁体和动子轴组成，磁极和永磁体相互间隔地套接在动子轴上，相邻磁极极性相反。定了定丁铁，r，终㈦爪戤f啦融似“{图1圆筒型直线发电机结构收稿日期：2013—03—28基金项目：国家“十一五”863计划项目(2009AA052428)；国家海洋可再生能源专项(GHME2010ZO)6)。作者简介：贾海媛(1986)，女，工学硕士，工程师，从事永磁电机

7、研究设计工作。肖阳(1982)，男，工学硕士，工程师，从事电机研究设计工作。胡国葆(1965)，男，工学学士，高级工程师，从事船用推进电机设计工作。谌瑾(1967)，女，工学硕士，研究员，从事船用交、直流推进电机设计工作。万方数据7期贾海嫒等：波浪能直线发电机电磁分析及结构优化·25·1．1数学模型直线电机在结构上由旋转电机演变而来，所以在工作原理上也与旋转电机相似【『卜8

8、。由图1可知，动子上的永磁体激励产生磁场，当其在波浪的作用下做往复运动时，就会产生交变的磁场，定子绕组中便会感应产生激