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在自由活塞式永磁直線發(fā)電機體研究方面:分析了永磁直線發(fā)電機((PMLG)的電磁特性，通過改變定子與電機外徑比等結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高了發(fā)電機性能。對軸向磁通PMLG的電磁性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)通過改變定子兩端的齒形可以減小發(fā)電機的推力波動。分析了一臺自由活塞永磁直流電動機的三維磁場。研究發(fā)現(xiàn)，通過適當?shù)馗淖冇来糯朋w的軸向長度，可以減弱制動力的波動。通過改變永磁材料、磁極數(shù)和動子長度，優(yōu)化了圓筒型PMLG的效率和功率密度。通過采用混合的Halbach/軸向磁化PM陣列方式對單相圓筒型永磁直線電機進行優(yōu)化，提高了功率密度。對一臺永磁直線發(fā)電機通過調(diào)整永磁體的軸向和徑向長度比的方法進行優(yōu)化設(shè)計，改善了電壓波形。對一種交錯齒橫流永磁直線同步電機(STTF-PMLSM)的電磁性能進行了理論分析，用三維有限元法對理論分析結(jié)果進行了驗證。接著提出了一種基于d-q旋轉(zhuǎn)坐標系的電機數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果與三維有限元計算結(jié)果基一致，驗證了該數(shù)學(xué)模型的有效性。通過理論推導(dǎo)得到了電機端部力的表達式，以此得到了使端部力小時的優(yōu)定子長度，并利用有限元法進行了驗證。對一臺多段式初級鐵心圓筒型永磁直線電機的齒槽力進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)將初級鐵心模塊沿軸向移動一段距離可以減小齒槽力。

    由國內(nèi)研究現(xiàn)狀可知，國內(nèi)研究現(xiàn)狀與國外相同，這是由于我國自由活塞發(fā)動機系統(tǒng)以及直線電機的研究起步較晚，更多的處于追趕與跟隨的狀態(tài)。據(jù)此情況，利用場路結(jié)合的方法設(shè)計一臺自由活塞發(fā)動機用圓筒型永磁直線發(fā)電機，提出一種新型的永磁體結(jié)構(gòu)，并與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電機進行性能分析，后對電機的力特性進行分析。