【正文】 第 38頁 共 41頁。我們?cè)谝黄鸬狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴，見證了我寶貴的青春年華，此情一生難忘。感謝我們可愛的09電氣系的同學(xué)們，在這四年中，我們共同度過了美好的大學(xué)四年時(shí)光，也一起成長。大學(xué)的四年時(shí)光彈指間走向盡頭，在這四年里，我有幸得到了學(xué)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及老師們的傾心指導(dǎo)和熱情幫助。同時(shí)，感謝實(shí)習(xí)單位中的領(lǐng)導(dǎo)和同事，是他們的關(guān)照，使我能夠在不影響工作的前提下在實(shí)習(xí)單位中忙與工作無關(guān)的事情—做畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于大學(xué)即將畢業(yè)我要實(shí)習(xí)工作，謝老師體諒我們的難處，總是放棄寶貴的周末放假時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，不論何時(shí)，只要我們有問題需要他，謝老師都能以百倍的細(xì)心和耐心來幫助我們。參考文獻(xiàn)[1] 游亞戈 , 李 偉, 劉偉民 , 李曉英 , 吳 峰 海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景【J】.電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2010 ，34（14）[2] 唐任遠(yuǎn)．現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997．[3] 唐任遠(yuǎn)．稀土永磁的新進(jìn)展及其在電機(jī)中的應(yīng)用【J】．電工技術(shù)雜志，1986（6）．[4] 宋后定，陳培林．永磁材料及其應(yīng)用【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984．[5] 胡淑華，鄭寶財(cái)，唐任遠(yuǎn)．稀土永磁電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)—【J】．電工技術(shù)雜志，1995（4）．[6] 劉婷，永磁發(fā)電機(jī)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)的研究【D】 西南大學(xué)，2011[7] 郭振宏，趙丹群，唐任遠(yuǎn)等．永磁同步電動(dòng)機(jī)磁路設(shè)計(jì)計(jì)算研究【C】．1994全國永磁電機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集．1994[8] 王少杰，【M】.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006[9] 鄭文鵬，基于標(biāo)量磁位三維有限元法新型橫向磁場(chǎng)電機(jī)設(shè)計(jì)與研究【D】上海大學(xué)，2006[10] Weh H，May H. Achievable force densities for permanent magnet excited synchronous machine With new configurations. Proceedings of ICEM，1986 .[11] 晏清 , 劉雷, 海洋可再生能源——我國沿海經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐【C】.世界經(jīng)濟(jì)與政治論壇， 2012 ，3[12] 陶果，鄧琦， 邱阿瑞， 范航宇，永磁直線波力發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)分析與參數(shù)計(jì)算【J】. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2007,47(1)[13] 李革，唐任遠(yuǎn)．電機(jī)用銣鐵硼永磁高溫下退磁特性研究【J】．磁性材料和器件，1996．[14]趙博，張洪亮等．Ansoft 12在工程電磁場(chǎng)中的應(yīng)用【M】．北京：中國水利水電出版社，2010, [15]王兆安，劉進(jìn)軍等．電力電子技術(shù)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012, 致謝本篇論文是在謝嘉老師的悉心指導(dǎo)之下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。在實(shí)際運(yùn)行中可能要考慮的機(jī)械磨損，溫度變化說導(dǎo)致的永磁體磁性變化等都沒有做。經(jīng)過這些優(yōu)化設(shè)計(jì)我們的電機(jī)的具體參數(shù)如下表: 表61電機(jī)參數(shù)表極數(shù)18每槽線圈匝數(shù)167定子內(nèi)徑20mm相數(shù)1定子外徑50mm常規(guī)氣隙厚度1mm定子槽數(shù)18動(dòng)子之間絕磁材料外徑62MM定子軸向厚度18mm動(dòng)子之間絕磁材料內(nèi)徑51mm動(dòng)子內(nèi)徑51mm動(dòng)子之間絕磁材料軸向厚度18mm動(dòng)子外徑63mm永磁體長12動(dòng)子軸向厚度18mm永磁體寬3定子和動(dòng)子材料為steel1010, 永磁材料選用ndfe35(Hｃｂ＝890KA／ｍ，Ｂｒ＝).，希望以后能根據(jù)所設(shè)計(jì)的模型實(shí)際建造一個(gè)樣機(jī)，能夠在實(shí)際中看到它的發(fā)電性能。同時(shí)由于稀土電機(jī)雖然擁有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的稀土永磁體價(jià)格依然很高，所以一個(gè)發(fā)電機(jī)單位輸出功率所需要的永磁體體積就成為衡量電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，所以在之后我對(duì)永磁體的尺寸進(jìn)行優(yōu)化，首先進(jìn)行理論估算，假定波浪一般平均的流速為1M/s，這樣得到發(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率，當(dāng)然這只是個(gè)大概的平均值，然后采用唐任遠(yuǎn)院士在現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)一書中所公布的一般永磁電機(jī)的氣隙磁通波形系數(shù)等數(shù)據(jù)，當(dāng)然這個(gè)數(shù)據(jù)也是一個(gè)近似值，把這些數(shù)據(jù)代入到公式中后求得了大概的最佳永磁體體積。第六章 結(jié)論和工作展望對(duì)于波浪能發(fā)電，由于其能量分散，且由直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，故而我們?cè)O(shè)計(jì)了一種永磁直線發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)省略了電勵(lì)磁線圈和中間機(jī)械傳動(dòng)裝置因而具有體積小，能量轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)。 當(dāng)ur uc 時(shí)使V3 導(dǎo)通，V4 關(guān)斷，uo =Ud 。 uc 時(shí)使V4 關(guān)斷，V3 導(dǎo)通，uo =0。 的正半周，V1 保持通態(tài)，V2 保持?jǐn)鄳B(tài)。3. 在uo 的負(fù)半周，讓V2 保持通態(tài)，V1 保持?jǐn)鄳B(tài)， V3 和V4 交替通斷，負(fù)載電壓uo 可以得到Ud 和零兩種電平。 V4 關(guān)斷，V3 開通后，io 從V3 和VD1 續(xù)流，uo =0。 V4 關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過V1 和VD3 續(xù)流， uo =0。2．負(fù)載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)。如果把各輸出波形用傅里葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。面積等效原理內(nèi)容：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。這樣將發(fā)電機(jī)發(fā)出來的正弦交流電經(jīng)過上邊的全波整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妰?chǔ)存在電容等儲(chǔ)能元件內(nèi)， 轉(zhuǎn)換裝置的逆變電路部分 逆變電路PWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào) 制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）１用PWM取代正弦半波 將正弦半波看成是由N個(gè)彼此相連的脈沖寬度為pπ／Ｎ，但幅值頂部是曲線且大小按正弦規(guī)律變化的脈沖序列組成的。 轉(zhuǎn)換裝置的整流電路部分圖51全波整流電路電路原理：如圖所示，當(dāng)圖中所標(biāo)正端電壓為正時(shí)，電流通過D2和D5向電容（電容僅僅代表一個(gè)儲(chǔ)能元件，并不一定要用電容。它在0s時(shí)和75Ms時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖如下：圖48零秒時(shí)的磁場(chǎng)分布俯視圖圖49零秒時(shí)磁場(chǎng)分布的主視圖圖410 74ms時(shí)的磁場(chǎng)分布圖第五章 橫向磁場(chǎng)永磁直線發(fā)電機(jī)輸出電能轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)由于波浪能的不穩(wěn)定，所以發(fā)電機(jī)的輸出電能的頻率和電壓都不穩(wěn)定，諧波很大。檢查畫面如下：圖44檢查畫面圖45中間線圈電壓隨時(shí)間變化輸出曲線圖46線圈1電壓隨時(shí)間變化輸出曲線圖47線圈3電壓隨時(shí)間變化輸出曲線 從三幅輸出曲線可以看出中間的線圈在相同時(shí)刻的輸出電壓絕對(duì)值要明顯大于旁邊的兩個(gè)線圈，這是因?yàn)樗挥谥虚g所以它所在的氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度要高于旁邊兩個(gè)，而且由于中間線圈兩旁結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以可以看到它的波形更加的接近與正弦波，同時(shí)可以看出旁邊兩個(gè)線圈的電壓輸出曲線十分相似，這是由于模型的對(duì)稱性的體現(xiàn)。另外由于ψ=N?1 其中N為線圈繞組的匝數(shù)，?1為每匝線圈的磁鏈。由公式 E=dψdt=dψdsdsdt=dψdsV可知其中動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的速度正比于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，所以我們應(yīng)該設(shè)定其動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的速度，由于海浪能一般的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度為1m/s,所以在這里設(shè)定其運(yùn)動(dòng)速度也為一秒。而每個(gè)動(dòng)子軸向長度為18MM，相鄰的兩個(gè)動(dòng)子相對(duì)的永磁體極性相反，假如第一個(gè)動(dòng)子在Z軸的投影與定子在Z軸的投影慢慢接近時(shí)，線圈輸出的為正弦波的正的部分，當(dāng)它們的投影完全重合時(shí)，線圈輸出電壓達(dá)到正的最大值，然后兩者之間相互分離，輸出電壓開始按正弦規(guī)律減小直至兩者完全分離，電壓輸出為0，此時(shí)第二個(gè)動(dòng)子的投影開始與定子在Z軸的投影重合，線圈開始向負(fù)的方向增大，兩者重合時(shí)達(dá)到負(fù)的最大值，然后分離直至完全分離，重復(fù)第一個(gè)動(dòng)子的過程，所以4個(gè)動(dòng)子的在Z軸的投影沖和定子在Z軸的投影開始重合到完全分離構(gòu)成一個(gè)周期，其中4個(gè)動(dòng)子加其中的絕磁材料在Z軸的投影的長度為7*18MM=126MM。第四章 橫向磁場(chǎng)永磁直線發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)仿真分析及結(jié)果在setup中設(shè)置分析的總時(shí)間，分布時(shí)間如下圖：圖41瞬態(tài)分析總時(shí)間和分步時(shí)間設(shè)置圖。S=42mm2 永磁體優(yōu)化靜磁場(chǎng)模擬和分析其中面積為36mm2 就是本電機(jī)剛剛的模型。綜上所述，我們預(yù)估的б0*Kａｄ*ＫＦｄＫｕ*Ｋφ=182 (319)而我們所設(shè)的永磁材料的 (BH)m=890KA/m*=978KAT/mPN=360VAf=16Hz (320)把318到320代入到317中得到的Vm=47880mm3 （321）我們發(fā)電機(jī)的永磁體塊數(shù)為18*4=72 （322）則其中每塊的永磁體體積為Vｍ/72=665mm3 （323）厚度為18MM， 則面積為S＝Ｖｍ/18= (324)下邊我們?nèi)?個(gè)樣本，來驗(yàn)證理論分別是S=30mm2。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)給定的額定容量PN和頻率Ｆ，根據(jù)選用永磁材料的最大磁能積(BH)m和預(yù)計(jì)磁能利用系數(shù)C，就可以估算出所需永磁體的體積。 2)永磁體體積與漏磁系數(shù)成正比，為了減少永磁體用量，應(yīng)盡可能減步漏磁系數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)電機(jī)性能的要求，從電機(jī)最佳設(shè)計(jì)出發(fā)選擇合適的C值。必須指出的是，磁能利用系數(shù)C是電機(jī)空載時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度標(biāo)么值Bm0與電機(jī)短路時(shí)退磁磁場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)么值hmk。又 E== (311)式中 KΦ——?dú)庀洞磐ǖ牟ㄐ蜗禂?shù)； Kdp————繞組因數(shù)； N——每項(xiàng)串聯(lián)匝數(shù)；三項(xiàng)穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，折算到動(dòng)子的直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)（A）