[00143388]混合动力汽车用自由活塞式磁悬浮永磁直线发电机研究

本课题来源于宁波市自然科学基金。 自由活塞式内燃机直线发电系统作为一种新型的串连式混合动力汽车装置,近十年来得到了国内外许多科研机构的广泛关注。该动力装置由自由活塞内燃机与直线发电机直接耦合,带动直线发电机往复运动发电,省缺中间的机械转换装置,效率可达传统内燃机的2-3倍。而用于该系统的直线发电机主要采用圆筒型和单边平板型永磁直线电机结构,使发电机发电效率及功率密度偏低,且机械摩擦较大。为此,本项目的主要目的就是提出并研究一种中间动子、上下层为初级的磁悬浮双边平板型永磁直线发电机结构,从电机本体上克服动子的重力以减少往复运动机械摩擦,同时提高直线发电机的发电效率及功率密度。该永磁直线发电机与自由活塞式内燃机直接耦合,为混合动力汽车向高性能、高可靠性、低排放方面发展开辟新的途径。 本项目具有以下成果： （1）综合应用解析与有限元计算方法,研究了不同极槽配合时的绕组系数、磁动势谐波和绕组连接等基础理论,结合集中绕组分数槽理论,采用磁导调制的方法减少齿槽力。 （2）提出了一种中间动子、上下层为初级的磁悬浮双边平板型永磁直线发电机结构,利用磁悬浮力从电机本体上克服动子的重力以减少往复运动机械摩擦,同时提高直线发电机的发电效率及功率密度。 （3）已申请国际专利1项,国内发明专利2项,实用新型专利2项,共发表国外高水平期刊及IEEE国际会议论文7篇,其中SCI检索1篇,EI检索文章6篇。 研究出的中间动子、上下层为初级的halbach永磁阵列的磁悬浮双边平板型直线发电机结构,从电机本体上克服动子的重力以减少往复运动机械摩擦,将其应用于混合动力汽车发电,可提高其发电效率。该电机研究所取得的成果也将进一步促进直线电机在海洋装备的发电设备、分布式热电联供等领域的应用与发展。同时对于高端机电装备和节能减排产业具有重要的科学意义和工程应用价值。