圆筒型永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用研究

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1、学校代码：１０２８６分类号；ＴＭ３５１巧密级；公开ＵＤＣ：６２１．３学号：１１９３８３来兩大嗦博ｉ学位论文圆筒型永礎直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用研究研巧生姓名：刘春元导师姓名；余海涛申请学位级别博±学位授予单位东南大学一级学科名称电气工程论文答辩日期２０１５年０７月１０日二级学科名称学位授予日期２０１５年月日答辩委员会主席王宏华评阅人盲审２０１５年８月２４日乘兩扛參博：ｔ学位论文圆筒永磁直线发电机在直驱式波浪发电系练的应用研究专业名称；电气工疆

2、研究生姓名：刘春元导师姓名：余海涛ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＴＨＥＴＵＢＵＬＡＲＰＥＲＭＡＮＥＮＴＭＡＧＮＥＴＬＩＮＥＡＲＧＥＮＥＲＡＴＯＲ－ＵＳＩＮＧＤＩＲＥＣＴＤＲＩＶＥＮＷＡＶＥ－ＰＯＷＥＲＴＡＫＥＯＦＦＳＹＳＴＥＭＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ也ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢＹＬｉｕＣｈｕｎｕａｎｙＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＹｕＨａｉｔａｏＳｃｈｏｏｌ

3、ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡＵＧＵＳＴ，２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。思我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写巧的研一巧成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．；期：／；研究生签名—日东南大学学位论女使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究

4、所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文一致的内容相。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院妨理。—＾心．研究生签名：ｉ成师签名：：ｎ戶导狱侈日期？摘要波浪能是一种取之不尽、用么不竭的可再生能源。在海洋中的储量巨大，且能量密度远大于太阳能和风能，因此开发和利用波浪能对解决能源危机和环境保护具有重要的意

5、义。直驱式波浪能转换系统由于缺少中间转换装置如液压装置和齿轮等，具有结构简单、能量转换效率高、易维护等优点，现今得到了许多专家学者的青睐。圆筒型永磁直，不存在绕组端部线电机的整个饼式绕组都是有效边，提高了绕组的利用率。永磁直线发电机与圆形浮筒通过螺栓连接在一体，便于系统的集成与安装。本文首先从永磁直线电机的结构入手，分析了短初级、长次级结构的圆筒型直线电机适合应用于波浪发电系统。根据有限元法和傅里叶分解，优化了电机结构，提出了凸初级结构类型的结构能够很大的抑制直线电机的边端力。根据设计的电磁参数，加工了２台用于一波浪发电系统的电机，其中台小功率

6、的，用于实验室验证电机的参数和探讨应用于直驱式波浪发电系统的可行性一。在实验室的研究成果基础上，设计了另台功率一更大的电机，，并制作了套漂浮直驱式的波浪发电系统经过海试实验，证明此种结构的永磁直线发电折能够很好的将波浪能转换为电能。论文主要研究成果包括Ｗ下几个方面：■从波浪理论出发，推导了海平面的波浪运动方程，并在此基础上计算得到波浪能量。巧用捕获宽度，设计了浮子的大小。根据牛顿第二定律，建立了直驱式波浪发电系统的运动方程，对分析浮子的运动具有指导意义。■利用有限元方法对圆筒型永磁直线电机进行建模、仿真，对该电化的磁场分布和电磁参数进巧

7、了计算。■利用数值分析方法，分别就轴向、径向、９１１３８化〇１６３〇１１＾＞及８片永磯体构成的ｈａｌｂａｄｉ结构的充磁方式进行了分析。得到采用８片ｈａｌｂａｃｈ的电机结构气隙磁密无论在正弦程度还是数值上，都优于其他结构形式。■根据傅里叶分解和有限元分析相结合，推导出直线电机的定位为和槽极数之间的关系，通过分析，同样长度的初级，８极１２槽结构的定位力明显要大于９极１０槽结构。提出了利用凸初级和辅助槽可Ｗ很大的改善直线电机的迪端力。通过优化电机的结构提高了其电磁性能。■利用数值分析和有限元分析相结合