一种新型机械整流式转子永磁发电机结构及其电磁特性

摘要

为了有效收集利用永磁发电机系统中的往复运动机械能量,提出了一种新型机械整流式转子永磁发电机结构。该结构是在其齿圈转子内部增设行星定轴传动系统,并选择滚珠丝杠作为该发电机的原动机,通过集成于定轴系统中的两个单向轴承的单向锁止作用将输入端的双向直线运动转化为齿圈转子的单向旋转,实现机械整流功能。建立了发电机6极36槽物理模型,采用气隙相对磁导法对该模型在不同机电结构参数和丝杠往复运行工况下的电磁特性进行分析。仿真结果表明:所提发电机效率的变化幅度受永磁体结构参数、中心轮齿数和气隙长度变化的影响在10%以内,效果并不显著;在负载增至30Ω、丝杠往复速度为1 m/s和驱动力为100 N的工况下,所提发电机效率达到最高,接近于80%,且趋于稳定,相比于往复速度、驱动力分别为0.2 m/s、100 N以及1 m/s、500 N的工况,其效率分别提升了约26%、22%,且效率变化幅度受丝杠往复速度比变化减小了7.2%,受往复驱动力比变化减小了21.2%。结果表明,通过增大丝杠往复速度和负载电阻,同时减小其往复驱动力,不仅能够有效提高所提发电机对往复运动机械能量的利用效率,还能减弱丝杠往复速度比和往复驱动力比变化对其效率变化幅度产生的影响。