热声系统新型混合励磁直线发电机设计及效率最优控制策略研究

热声发电技术正在成为能源动力研究领域里的一项前沿技术，具有可靠性高、制作成本低、热效率高以及环保等优点。其中直线发电机是"声－电"转换的核心技术。本次项目研究，在直线发电机结构设计中，提出采用切向轴向混合磁路的新型直线电机结构结构方案，一方面努力提高电机的功率密度，另一方面与级联式结构方案相配合。在机械结构设计上，采用了级联式结构方案，既可以实现功率等级的快速组合，又可以实现电压等级的快速组合，而且能降低产品成本，方便生产管理。同时，根据对热声发动机的特性分析研究，提出基于系统谐振理论的"谐振化效率最优"控制策略。从而努力实现"热－声－电"系统的整体效率最优。另外，为验证理论研究成果的正确性，并为上述理论研究提供强有力的技术数据支持，也提出了切实可行的实验验证方案。本次课题研究将紧紧围绕上述关键技术展开研究工作，其研究成果对节能减排，解决能源危机具有重要意义。

热声发电技术是一种全新的热发电技术，具有可靠性高、制作成本低、热效率高以及环保等优点，热声发电技术正在成为能源动力研究领域里的一项前沿技术。热声发电系统是由热声发动机子系统和直线发电机子系统组成。直线发电机子系统的结构和性能也是热声发电系统声电能量转化的关键。将直线发电机应用于热声发电系统的技术难点有两个方面：一是永磁直线发电机电磁场和定位力的设计研究，使之与热声发动机的性能匹配；二是提高热声发电系统声电能量转换效率的控制策略及其实现方法。主要研究内容有：（1）采用横向纵向混合磁路结构提高永磁直线发电机的功率密度，并对适合热声发电系统的直线发电机的感应电动势及定位力进行研究；（2）采用“两步法”完成了混合磁路永磁直线发电机结构分析与设计，并成功制作了样机；（3）通过对热声发电系统起振控制策略研究及蓄电池负载能量转换优化策略研究实现了系统效率最优控制。（4）采用直线电机及伺服控制系统模拟热声发电系统运行的实验平台研究。已申请了关于“热声发动机起振控制方法”、“混合磁路永磁直线发电机” 、“热声系统专用电动发电双向谐振永磁直线发电装置”和“热声发电系统的磁力弹簧谐振机构”4项发明专利；录用和发表学术论文13篇；培养博士后1名，博士生1名，硕士生7名。