内燃约束活塞-直线发电机运行机理研究

作     者：周雨 赵博 张铁柱 杨彬彬 

作者机构：山东理工大学电气与电子工程学院 

出 版 物：《机械设计与制造》 (Machinery Design & Manufacture)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52075307) 淄博市校城融合发展计划项目(2019ZBXC387) 

主　　题：内燃约束活塞发电系统 圆筒型永磁直线发电机 正弦往复运动 

摘      要：针对传统车用余热回收系统中能量传递链条长，机电能量转换效率低下的问题，这里提出一种内燃约束活塞发电系统，该系统取消了传统的旋转式发电机转而采用直线发电机与活塞、曲轴直接连接的方式，大大缩短了能量传递链条。在此系统的基础上研究设计了一款适用于该系统的圆筒型永磁直线发电机，对处在变速往复周期运动状态下的圆筒型永磁直线发电机发电运行机理进行了研究，并对其空载及负载工况展开分析。首先，结合发动机系统的活塞运动规律，推导了变速往复周期下的直线电机空载电动势表达式，并以此优化直线电机的结构设计。其次，根据电磁计算搭建电机的有限元模型分析其空载工况，并通过有限元仿真结果对公式推算进行验证。最后，研究了电机按正弦规律往复运动时负载工况下的功率、损耗和效率表现，结果符合设计要求验证了其合理性，为内燃约束活塞-直线发电机系统的设计提供了理论依据。