永磁往复式直线发电机磁场分析与参数计算

论文摘要

永磁往复式直线发电机是一种基于热-机-电能转换概念而研制的直线发电机。由于往复式直线发电机具有结构简单、机械可靠性高、控制精度高、能直接利用往复式直线运动发电等特点,在许多场合有广泛的应用前景,在直线运动领域将发挥其特有的作用并取代旋转发电机。本文首先详细介绍了永磁往复式直线发电机的结构与工作原理同普通旋转电机的不同之处。基于其特殊的电机结构与工作原理,采用有限元法分析了永磁往复式直线发电机的磁场分布。在对电机进行一些适当的简化处理和假设之后,建立了永磁往复式直线发电机的二维有限元模型,并在此基础上计算了直线发电机的空载电动势、空载电磁力。将计算出的结果与实验值进行对比,误差较小,证明了用有限元法进行永磁往复直线发电机磁场分析的可行性、准确性。针对直线电机特有的边端效应,建立电机的二维、三维模型,并求解计算,得出永磁往复式直线发电机的同步电抗、横向端部漏抗及纵向端部漏抗等参数。在忽略电机定子绕组电阻的情况下,计算出当发电机带额定阻性负载及几种感性负载时的电磁力,并绘制电磁力曲线,使结果一目了然。最后,通过对样机纵向端部效应的分析,表明纵向端部效应可使产生的电势波形发生畸变,使电磁推力波动变大。本文的分析方法和所建模型有较强的实际意义,所作工作对今后的研究打下了一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 直线电机的国内外发展状况
• 1.3 直线电机的主要特点
• 1.4 直线电机的分析方法
• 1.5 本课题的来源及研究的内容
• 第2章 永磁往复直线发电机的结构和工作原理及有限元法介绍
• 2.1 永磁往复式发电机的结构和工作原理
• 2.1.1 永磁往复直线发电机的结构
• 2.1.2 永磁往复直线发电机的工作原理
• 2.1.3 永磁往复式发电机的特点
• 2.2 电机磁场的求解方法—有限元法介绍
• 2.2.1 电磁场有限元法的基本理论
• 2.2.2 有限元法的求解步骤
• 2.3 本章小结
• 第3章 永磁往复式发电机静态空载磁场的分析
• 3.1 对样机的有限元分析
• 3.1.1 物理模型的建立
• 3.1.2 赋予材料属性
• 3.1.3 剖分
• 3.1.4 加载、求解和后处理
• 3.2 空载电动势计算
• 3.3 空载电磁力计算
• 3.3.1 基于有限元法的虚功法的基本原理
• 3.3.2 电磁力求解
• 3.4 本章小结
• 第4章 永磁往复式发电机负载磁场的分析
• 4.1 同步电抗计算
• 4.1.1 同步电抗的一般计算方法
• 4.1.2 永磁往复发电机不饱和电抗参数的计算
• 4.1.3 永磁往复发电机饱和同步电抗的计算
• 4.2 负载电磁力计算
• 4.3 定子端部效应分析
• 4.3.1 直线电机端部效应的定义
• 4.3.2 纵向边端效应分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢