波浪能永磁直线发电机的设计与仿真

【摘要】：现代科学技术的日新月异的创新发展、经济以及现代化进程的提速,导致社会对能源的需求比以往大大的增多,能源问题成为每一个国家生存和发展必须面临的基础问题。传统能源是不可再生的能源。开发对环境破坏性小,甚至完全友好的可再生能源是解决能源问题绝佳之路。波浪能是指水在运动过程中向外传播的一种能量,由于其具有的分布广泛性和再生性,近年来吸引了越来越多的专家学者们的目光。波浪能由于其特殊性不能够直接转换为电能使用,需要专门的装置——波浪能发电机,实现波浪能转换为中间媒介能源、中间媒介能源转换为电能两个能量装换过程。本论文目标是研究漂浮式波浪能发电装置中的永磁直线发电机,为水面上电气设备和装置提供电力。因此论文首先综述了波浪能发电的发展过程、国内外波浪能发电应用状况。通过分析各种常用的波浪能转换装置,对比永磁直线发电机的优缺点,提出利用圆筒型永磁直线发电机作为海浪发电的能量转换装置。其次,对圆筒型永磁直线发电机的基本理论进行了分析推导。对圆筒型永磁直线发电机主要尺寸的确定,以及定子绕组、动子结构的设计和损耗的计算进行了叙述。最后,通过Ansoft建立起圆筒型直线发电机的有限元模型,对样机的电磁场分布,电动势波形进行仿真分析。通过改变齿槽的尺寸,永磁体的厚度,宽度等方法,提高永磁发电机的效率、抑制电磁力波动,达到优化发电机的目的。对于指导该类型电机的设计具有一定意义。 【关键词】：波浪发电 圆筒型永磁直线发电机 电机优化
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM313
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题研究背景和研究意义13-15
• 1.1.1 开发可持续能源是唯一的解决之道13
• 1.1.2 可持续能源海洋能以及波浪能的利用简介13-15
• 1.2 国内外波浪能永磁直线电机的发展历史15-17
• 1.2.1 稀土永磁材料和永磁电机的发展历史15-17
• 1.2.2 直线电机的发展历史17
• 1.3 波浪能永磁直线发电机国内外研究概况17-20
• 1.4 永磁直线发电机在波浪发电中的优势20-21
• 1.5 本课题主要研究内容21-22
• 第二章 波浪能发电装置的原理与结构22-28
• 2.1 波浪发电装置的简介22-25
• 2.1.1 空气式22-23
• 2.1.2 冲箱式23
• 2.1.3 摇板式23-24
• 2.1.4 聚波储能式24
• 2.1.5 漂浮式和阿基米德式24-25
• 2.2 漂浮式波浪能发电装置总体结构25
• 2.3 漂浮式波浪能发电装置数学模型25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 永磁直线发电机的基本原理28-35
• 3.1 永磁直线发电机的分类28-30
• 3.2 各类永磁直线发电机的结构30-31
• 3.3 圆筒型永磁直线发电机的基本原理和结构31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 圆筒型直线发电机的电磁设计35-43
• 4.1 直线发电机的电磁设计35-40
• 4.1.1 直线发电机的技术参数35
• 4.1.2 发电机主要尺寸确定35-37
• 4.1.3 发电机定子设计37-38
• 4.1.4 定子绕组设计38-39
• 4.1.5 永磁体设计39-40
• 4.2 性能参数的计算40-41
• 4.2.1 定子绕组铜损的计算40-41
• 4.2.2 定子绕组铁损的计算41
• 4.3 设计结果41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 圆筒型直线永磁发电机的有限元仿真43-60
• 5.1 有限元方法43-44
• 5.2 有限元方法步骤44-46
• 5.3 有限元软件Ansoft简介46-47
• 5.4 有限元仿真47-55
• 5.4.1 前处理47-50
• 5.4.2 求解50-51
• 5.4.3 后处理51-55
• 5.5 结构优化55-59
• 5.5.1 端部效应优化55-56
• 5.5.2 分数槽优化56-58
• 5.5.3 极弧系数优化58-59
• 5.6 本章小结59-60
• 总结与展望60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

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