电工技术学报  2018, Vol. 33 Issue (19): 4553-4562    DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.171004
电机与电器 |
一种波浪发电装置用低速双动子永磁直线电机运行机理研究
张静1,2, 余海涛2, 施振川2
1. 金陵科技学院机电工程学院 南京 211169;
2. 东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心 南京 210096
Research on a Tubular Linear Permanent Magnet Machines with Dual Translators for Low Speed Wave Energy Conversion
Zhang Jing1,2, Yu Haitao2, Shi Zhenchuan2
1. School of Electrical Engineering Jinling Institute of Technology Nanjing 211169 China;
2. Engineering Research Center for Motion Control of MOE Southeast University Nanjing 210096 China
全文: PDF (50472 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 提出了一种用于直驱式波浪发电装置的短行程、低速、双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机。研究该电机的运行机理及电磁特性,通过优化电机永磁体结构提高电机磁能密度及发电效率,降低电机磁阻力。首先,根据电机的电磁负荷、运动行程和平均速度,给出电机模型的初始设计结构和参数,采用磁场分析法辅助有限元法分析电机电磁特性,验证电机模型的正确性。其次,对Halbach永磁阵列拓扑结构及其磁场分布进行计算与分析,研究电机径向磁通密度增强原理与电机轴向磁通密度抵消原理,对电机双侧Halbach永磁结构进行优化,提高电机磁能密度及输出电压幅值,降低电机轴向磁阻力,减少电机低速运行过程中的振动;研究电机在恒速及正弦速度下的电动势曲线,并计算电机的输出效率。最后,采用一台圆筒形永磁直线电机验证在不同波浪参数下的输出电压曲线。分析与计算结果表明双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机较其他类型电机具有磁能密度高、磁阻力波动小及输出效率高的优势。
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作者相关文章
张静
余海涛
施振川
关键词 直线电机Halbach永磁阵列磁阻力有限元法波浪发电    
Abstract:In this paper, a tubular linear PM (permanent magnet) generator with dual translators and dual Halbach PM arrays is presented for low speed direct-drive wave energy conversion. The operation principle is illustrated to increase the flux density, efficiency, and decrease the detent force. Firstly, based on electromagnetic loading, motion displacement, and average speed, the structure and parameters of the generator are obtained. The electromagnetic characteristics are analyzed and verified using finite element method (FEM) and magnetic field analysis model. Secondly, the structures of Halbach PM arrays are optimized to increase radial magnetic flux density and decrease axial magnetic flux density. In the condition of constant speed and sine speed, the output efficiency is calculated. Finally, a tubular prototype is tested in the condition of different wave parameters. All the results show that compared with other linear generators, the generator with dual translators have the advantages of high flux density, high output efficiency, and low detent force fluctuation.
Key wordsLinear generator    Halbach PM arrays    detent force    finite element method    wave energy generation   
收稿日期: 2017-07-14      出版日期: 2018-10-15
PACS: TM351  
  TM359.4  
基金资助:江苏省自然科学基金项目(BK20150115)、江苏省科技支撑项目(BE2013120)、博士启动资金(jit-b-201418)和金陵科技学院孵化项目(jit-fhxm-201702)资助
作者简介: 张 静 女,1980年生,博士,副教授,研究方向为直线电机应用与海浪发电机系统及其控制。E-mail:phillish@126.com(通信作者);余海涛 男,1965年生,教授,博士生导师,研究方向为直线电机与应用研究、波浪发电新技术。E-mail:htyu@seu.edu.cn
引用本文:   
张静, 余海涛, 施振川. 一种波浪发电装置用低速双动子永磁直线电机运行机理研究[J]. 电工技术学报, 2018, 33(19): 4553-4562. Zhang Jing, Yu Haitao, Shi Zhenchuan. Research on a Tubular Linear Permanent Magnet Machines with Dual Translators for Low Speed Wave Energy Conversion. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(19): 4553-4562.
链接本文:  
https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.171004          https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2018/V33/I19/4553