Моделирование магнитного поля электрического генератора возвратно-поступательного движения с продольным изменением магнитного потока с использованием метода конечных элементов

Abstract

В последнее время наблюдается активный рост научных разработок в области электромеханических преобразователей энергии возвратно-поступательного движения, нашедших широкое применение в системах «свободнопоршневой двигатель – электрическая машина». Также одним из перспективных направлений является использование электрических генераторов возвратно-поступательного движения для преобразования механической энергии колебания, тряски, вибрации какого-либо физического тела или среды в электроэнергию. Для этого в большей степени подходят электрические генераторы возвратно-поступательного движения с продольным изменением магнитного потока. Однако исследованию генераторов с продольным изменением магнитного потока не уделяется должного внимания. Недостаточный объем информации о генераторах такого типа не позволяет в полной мере разработать новые принципы реализации (в виде структур) электрических генераторов возвратно-поступательного движения с продольным изменением магнитного потока. С целью решения этой задачи проведено моделирование магнитного поля генераторов с продольным изменением магнитного потока, в результате которого выявлены основные магнитные потоки и построена эквивалентная схема магнитной цепи генератора. Кроме того, предложена новая структура электрического генератора возвратно-поступательного движения с продольным изменением магнитного потока.

Recently, there has been an active growth of scientific developments in the field of electromechanical converters of reciprocating motion energy, which have found wide application in the “free piston engineelectric - machine” systems. Also one of the promising areas is the use of electrical generators of reciprocating motion to convert the mechanical energy of oscillation, shaking, vibration of any physical body or environment into electricity. The more suitable purpose for this is electric reciprocating generators with a longitudinal change in magnetic flux. However, the study of generators with a longitudinal change in magnetic flux is not given proper attention. Insufficient amount of information about generators of this type doesallow to fully develop new principles of implementation (in the form of structures) of electric reciprocating motion generators with longitudinal change in magnetic flux. In order to solve this issue, simulation of magnetic field of generators with longitudinal change of magnetic flux was carried out, as a result the main magnetic fluxes were identified and an equivalent diagram of the generator magnetic circuit was constructed. In addition, the article proposes a new structure of electric reciprocating generator with longitudinal change of magnetic flux.