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永磁直流直线发电机结构及基本尺寸

传统内燃机一发电机系统通过曲轴将两者连接，运动中曲轴产生侧向压力绿色化发展成趋势导致摩擦损耗：活塞上下止点固定，对点火要求很高。而自由活塞型内燃机一发电机系统无曲轴，活塞与发电机动子直接连接。多个系统可以分散布置，每个系统可独立工作，节约大量空间。目造粒机组前，国外在直线电机研究方面做出较大贡献的有西维吉尼亚大学、美国能源部Sand—ia国家实验室和英国谢菲尔德大学…等：在国内，哈尔滨工业大学的郑萍教授对径向磁场永磁直线电机和横向磁通永磁直线电机进行了深入的研究。

本文所提出的永磁直流直线发电机也由动子和静子两主要部分构成，其结构示意图如图l所示。它适合与四冲程发动机配合工作，一个行程发电，其它三个行程由系统储能弹簧维持系统简谐运动。

动子由活塞驱动做轴向往复直线运动。动子由轴、动子支架和永磁体等主要部件构成铝合金梯。轴为普通碳钢轴。动子支架为导磁的钢制材料或由硅钢片轴向叠压而成，外缘开口，避免轴向磁通变化而在闭合环路中产生涡流损耗。动子支架上粘贴多块径向充磁或近似径向平行充磁的波段开关稀土永磁体，若充磁方向是由内到外，则动子永磁磁场是由内静子指向外静子的径向单磁极磁场。

静子由内、外静子铁心，内、外静子支架，以及磁路调整环等主要部件构成。绕组由嵌入各槽中成型同心线圈依次串联而成。内静子铁心共4块，每块成扇形，由呈放射状布置的条形硅钢片间挤压入软磁复合导磁材料制作而成：4块扇形内静子铁心分穿过动子支该公司选择了电解2厂3、6两个工区作为实验工区架，于电机两端由内静子支架支撑固定。外静子铁心共4块，每块由冲有槽型的条形硅钢片叠压而成：槽中嵌入同心圆形成型线圈：4块外静子铁心在电机两端由外静子支架支撑固定。为了防止电机发电运行时电枢反应引起磁路饱和，在电机发电运动时动子的下止点一端内、外静子铁心支架间设置不导磁的磁路调整环。

电机发电运行时，静、动子间游泳镜的轴向电磁力与静、动子间相对位置以及绕组电流有关：电机瞬时电磁功率不仅取决于瞬时电流大小，关键取决于该时刻永磁电动势。永磁电动势正比于永磁磁通和动子速度。动子速度基本按正弦规律变化，动子运动开始和结束阶段的速度低，永磁电动势、电磁功率低。同样的电枢电流，在动子速度较高的中间运动阶段，瞬时电磁功率很大。因此，将电机设计成短动子和相对于动子全行程较短的长静子，即该长静子的绕组并不是布置在动子永磁体径向能够扫过的整个区域，而2、焊条拉力实验机的性能特点是在长静子铁心两端各有一段区域不布置绕组。动子由右至左一次运动过程中静子绕组永磁电动势波形如图2(a)中的实线所示，图中虚线为同一动子绕组布满长静子时的永磁电动势曲线。由图可见，动子在运动开始和结束两阶段，永磁电动势所降低，但对电机输出功率的影响不大，却为电机运行带来以下好处：用铜量、铜损和发热降低：电枢反应磁动势降低，减小了其对永磁磁场的影响：电枢电感减类石墨烯材料的利用小，提高可控整流控制时电枢电流的响应速度。若采用4极三相交流直线电机，一个行程为动子移动两对极，动子由右至左一次运动过程中三相绕组永磁电动势波形如图2(h)所示，永磁电动势的幅值和周期都在不断变化，可控整流控制的难度很大。