基于模拟退火算法的Halbach直线发电机优化设计

在研究海洋波浪能量收集的过程中,需要建立相应的理论模型来降低工程成本,提高研发效率。针对波能转换器在收集波浪能时能量的转换效率不高这一问题,采用无槽Halbach直线发电机作为装置的二级能量转换机构来优化磁场分布,提高能量的转换效率。该文描述Halbach直线发电机的拓扑结构,引入磁矢量势能理论推导出发电机性能的表达式,由此建立直线发电机的综合分析模型。基于此模型,使用模拟退火算法求全局最优解,得到一组直线发电机设计参数,包括永磁体尺寸和绕线线圈的数据。计算结果表明,理论模型解析解的峰值功率与模拟退火算法的结果相差约为3.6%。基于优化后的参数,确定了Halbach直线发电机的设计,为样机实验的验证提供了数据支撑。

海浪能源转换无槽Halbach直线发电机的建模仿真研究

在过去的几十年,对于海浪能源的利用总能引起人们极大的关注。本文提出一种无槽霍尔贝克(Halbach)直线发电机的综合分析模型,包括流体效应和本征磁分布模型,用于将海浪的动能转换为电能。在假设流体是无黏性、无旋涡和不可压缩的情况下,将势能理论用于模拟六自由度的海浪作用,采用矢量磁势法推导得出发电机的特性表达式,分析结果与有限元仿真结果相符合。将该模型看作质点弹性阻尼系统,就是一个综合性的模型。在模型仿真中,需要重点关注真实海浪频谱的响应,以此评估该模型投入实际使用的可行性。附加的频谱响应表明,可以通过使能量输出系统保持较小的弹性刚度,来达到最大的功率输出。