夏加宽，贾海媛，何新
摘要：针对热声系统，提出了一种混合磁路永磁直线发电机的设计方案。定子采用旋转电机结构，动了采用纵向横向混合磁路结构，动子轴向往复运动产生感应电动势有限元法分析结果表明，电机达到常规电机的电磁负荷，且纵向磁场对反电势影响很小一该型发电机结构简单，工艺性好，更适合于热声发电系统应用：
关键词：热声系统；混合磁路；永磁直线发电机；三维电磁场计算
0 引 言
热声发电技术是一种全新的热电转换技术，具有可靠性高、制作成本低、热效率高(30％～40％)以及环保等优点。特别是热声发电技术可利用人阳能、工业余热以及任何燃料燃烧产生的热能来工作，因而热声发电技术正在成为能源动力研究领域里的一项前沿技术。 一旦这项新型发电技术获得突破，将为缓解我国的能源紧张形势做出重要贡献热声发电技术包括两个子系统， 一是热声转换系统(热声发动机)，二是声电转换系统(直线发电机)。其中如何将声能高效地转换成电能是“声一电”转换的核心技术、目前，文献在热声发动机特别是行波型热声发动机方面，不论在压力波动幅值上还是在声功输出量和效率方面都已经取得了很大的突破，但是他们的研究均侧重于热声发动机设计，对热声发动机产生的声功的利用也主要集中于室温及低温制冷系统。因此刘热声机驱动发电机系统的研究****发展潜力和应用前景。
而本文就是针对热声系统的特殊要求设计了一种混合磁路永磁商线发电机，利用有限元法分析了该电机的空载磁场．给出了磁通变化曲线，分析了纵向磁场对空载反电势的影响，同时提出两种绕组形式并进行了比较分析。
1永磁直线发电机结构
1.1 永磁直线发电机运动方式作直线往复运动。动子运动到****振幅时，其中一排永磁体与定子齿完全重合，通过定子的为磁通****值φmax。当动子反向运动到****振幅时，通过定子的为磁通反向****值-φmax。当动子做往复运动时，定子中的磁通发生变化，使绕制在定子上线圈中产生感应电动势。
1．2定子结构
在热声发动机的驱动下，永磁直线发电机作直线往复运动，根据某行波型热声发动机的机械特性，其振幅为15 mm，所以定子轴向长度相对较短，不易做成传统圆筒型直线电机的定了结构，而是采用旋转电机的定子结构，工业制造简单。定子结构如定子铁芯中开有8个槽，槽中放有定子线圈，根据线圈绕制位置的不同分为集中绕组和环形绕组两种形式。
1．3动子结构
永磁体采用径向充磁方式，相邻永磁体的极性相反，形成纵向横向混合磁路，在努力提高发电机效率和功率密度的同时，更适合于级联结构的设计方案，以实现不同功率等级和电压等级的快速组合。
2结论
设计了一种新型混合磁路永磁直线发电机，该型发电机结构简单，工艺性好，更适合于热声发电系统。
采用集中式绕组形式可以得到14.8 V的反电势。，同时分析了电机气隙长度、永磁体宽度对****铁心磁通及漏磁系数的影响，计算结果表明，随着永磁体宽度的增大，总磁通和****铁心磁通随之增大，但漏磁系数也随之增大，而随着气隙长度的增大，总磁通和****铁心磁通随之减小，但漏磁系数却随之增大。上二述规律为该型发电机的优化提供了参考。 |
