风致涡激共振对永磁直线发电机电磁特性的影响

龚曙光，蒋自强，谢桂兰，张建平，卢海山

(湘潭大学 机械工程学院，湘潭 411105)

0 引 言

风能是当今世界使用最为广泛、清洁的能源之一，其利用方式也多种多样，风力发电机是风能最普通的使用方式。近年来，涡激共振压电的研究是风能利用的一个热点[2]，但是该方式常用于微型发电，具有发电量小的局限性。而传统带桨叶的风力机具有运输、制造、维修困难等问题且会危及飞行的鸟类。基于此，本文提出一种新型的风能利用装置——无叶片风力发电机。与传统有叶片的风力机相比，无叶片风力机具有制造成本低、结构简单、易加工和维修方便等优点，同时也为未来分布式发电带来活力。

永磁发电机相对于励磁发电机具有更高的发电效率和节能效果，其具有结构简单且可靠性、稳定性高等优点[3-4]。如文献[5]提出了一种新型的无铁心的直线发电机，探讨了其在定常速度下的电磁特性，并提高了系统稳定性，但其忽略了发电机的电压幅值和输出功率；文献[6-7]研究了永磁直线发电机在匀速下的电压、功率、边端力等电机特性。除此以外，许多学者也致力于研究直线发电机在简谐运动下的电磁特性。如文献[8-9]推导了调制型永磁直线发电机在正弦速度下的电动势表达式，并应用于波浪能发电；文献[10]给出了单相发电机在正弦下的运动方程和发电机的输出方程，通过实验测得在最大负载运行下发电机的输出效率可达83.92 %；文献[11]通过对永磁直线发电机在简谐运动下的理论推导，找出了适应电机性能的振动区间，并得到了仿真验证；……