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拓扑与电路
★ 5.0
用于波浪能转换的直线-旋转磁场调制发电机分析
Analysis of A Linear-Rotary Magnetic Field Modulation Generator for Wave Energy Conversion
| 作者 | Yuan Li · Lei Huang · Hui Yang · Minshuo Chen · Ruisi Guo · Likun Wang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 波浪能转换器 线性旋转磁场调制发电机 磁场调制原理 功率体积比 功率成本比 |
语言:
中文摘要
为解决波浪能转换器(WEC)速度低导致的“功率/体积”比或“功率/成本”比低的问题,提出了一种直线-旋转磁场调制发电机(LMFMG)。介绍了LMFMG的三维结构和工作原理。计算了磁齿轮螺杆的气隙磁密,以验证磁场调制原理和增速机制。经过对比分析,给出了LMFMG的优化参数和输出参数。计算了旋转发电机的反电动势、损耗和效率。通过磁场调制,所提出的LMFMG可将0.5 m/s的直线运动转换为10000 rpm的高速旋转运动。与现有WEC相比,所提出的LMFMG具有更高的“功率/体积”比和“功率/成本”比,这使其在WEC领域具有很大的应用潜力。制作了样机并搭建了实验平台。测量了推力、转矩、电流和反电动势,以验证LMFMG的理论计算结果。
English Abstract
In order to solve the problems of low ‘power/volume’ or low ‘power/cost’ caused by the low speed of wave energy converter (WEC), a linear-rotary magnetic field modulation generator (LMFMG) is proposed. The three-dimensional structure and working principle of LMFMG are introduced. The air gap flux density of the magnetic gear screw is calculated to verify the magnetic field modulation principle and the speed-up mechanism. After comparative analysis, the optimized parameters and output parameters of the LMFMG are given. The back EMF, loss and efficiency of the rotary generator are calculated. Through magnetic field modulation, the proposed LMFMG can convert the linear motion of 0.5 m/s into a highspeed rotational motion of 10000 rpm. Compared with the existing WEC, the proposed LMFMG has higher ‘power/volume’ and ‘power/cost’, which makes it very potential in WEC. The prototype is manufactured and the experimental platform is built. The thrust, torque, current and back EMF are measured to verify the theoretical calculation results of LMFMG.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的新能源业务布局来看,这项线性-旋转磁场调制发电机技术为公司在海洋能源领域的拓展提供了重要参考价值。该技术通过磁场调制机制,将0.5m/s的低速线性运动转换为10000rpm的高速旋转运动,有效解决了波浪能转换装置长期面临的"功率密度低"和"成本效益差"的核心痛点,这与阳光电源在光伏逆变器领域追求高功率密度、高转换效率的技术理念高度契合。
从业务协同角度分析,该技术与阳光电源现有的储能系统具有天然的耦合优势。波浪能发电的间歇性特征需要配套储能系统进行能量平滑和调度,这正是公司PowerTitan等储能产品的应用场景。若将该发电技术与公司成熟的PCS(储能变流器)、EMS(能源管理系统)集成,可形成完整的海洋能源解决方案,丰富公司"发电+储能"的产品矩阵。
技术层面,磁场调制和磁齿轮增速机制展现出较高的创新性,但其工业化应用仍面临挑战:海洋环境的高盐雾腐蚀性对磁性材料和密封技术提出极高要求;复杂海况下的机械可靠性和长期运维成本需要验证;发电机的电磁设计与阳光电源擅长的电力电子变换技术需深度融合优化。
建议公司关注该技术的中长期发展,可考虑在磁性材料应用、电机控制算法、系统集成方案等方面开展前瞻性研究,为未来可能的海洋能源市场布局积累技术储备,进一步巩固在多元化清洁能源领域的技术领先地位。