[发明专利]永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法，所述同步直线发电机包括初级和次级，所述初级上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈，所述次级由多个与初级对应的次级单元组成，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥，所述次级单元的各个隔磁磁桥对应的中轴处均设有一个永磁体；同个次级单元内的永磁体磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体磁极方向相反。本发明实施例采用辅助齿和斜槽去削弱纵向端部效应，降低推力波动，进而防止气隙磁场发生畸变而导致转矩波动发生恶化。

技术领域

本发明涉及直线发电机技术领域，尤其涉及一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法。

背景技术

随着社会经济的发展，电能的产生与使用正变得越来越普遍。其中电能可以由火力发电、水力发电、太阳能发电和风力发电等方式获取，在中国火力发电占据主要地位。但是，火力发电产生的空气污染物正使自然环境和人类健康面临严重的压力。而波浪能作为一种新能源，因其具有高能量密度、丰富的全球储量、广泛的应用前景、良好的可预测性，正受到越来越多的关注。直驱式波浪能发电系统采用直线电机可以直接将波浪的直线运动转换成电能，省去中间传动装置。除此之外，相比于其他波浪能发电系统，直驱式波浪发电系统需要更少的离岸维护。因此，直驱式波浪能发电系统被认为是最灵活的离岸式波浪能发电装置之一，具有很好的应用前景。

对于直驱式系统而言，直线电机可以采用几种不同的结构。在这些结构中，永磁辅助磁阻同步电机(PM-assisted reluctance synchronous machine，简称PMRSM)具有功率密度大、效率高的特点。但是会产生纵向端部效应，使气隙磁场发生畸变，恶化转矩波动。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法，以使能够削弱纵向端部效应的影响。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机，包括初级和次级，所述初级上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈，所述次级由多个与初级对应的次级单元组成，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥，所述次级单元的各个隔磁磁桥对应的中轴处均设有一个永磁体；同个次级单元内的永磁体磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体磁极方向相反。

进一步地，所述初级的直轴与次级的直轴相距45度。

进一步地，所述初级的左右两端分别设有左辅助齿、右辅助齿；所述初级槽的底宽度w_sb＝1.1w_rt；初级的齿宽w_pt＝1.2w_rt；初级的齿距p_tp＝1.5w_rt；左辅助齿w_lt＝3.5w_rt；w_rt为右辅助齿；隔磁磁桥高度h_b＝0.2w_rt；隔磁磁桥宽度w_b＝0.5w_rt。

进一步地，所述初级中设有斜槽。

相应地，本发明实施例还提供了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机的控制方法，应用于上述的永磁辅助磁阻同步直线发电机中，包括：构建永磁辅助磁阻同步直线发电机的数学模型；通过有限元分析数据得到相电流；根据相电流计算得到直轴电流、交轴电流；通过数学模型计算得到对应的直轴磁链、交轴磁链；根据直轴电流、交轴电流、直轴磁链、交轴磁链计算得到转矩方程，并根据转矩方程对所述同步直线发电机运行速度进行控制，其中，转矩方程如下所示：

P是极对数，λ_d、λ_q、i_d和i_q分别是是直轴磁链、交轴磁链、直轴电流和交轴电流，λ_pm是永磁磁链。