Dissertação

{en_GB=Magnetic Circuit Study of a Permanent Magnet Linear Generator for Wave Energy Recovery} {} EVALUATED

{pt=Os desenvolvimentos na conversão da energia das ondas têm sido largamente dificultados pelos altos custos associados à operação e manutenção dos conversores em alto mar, não acompanhando assim o desenvolvimento das outras fontes de energia renovável. Com o decréscimo dos custos de produção de magnetos permanentes verificado nos últimos anos, os geradores lineares de magnetos permanentes estão a tornar-se cada vez mais uma opção viável no que diz respeito à conversão de energia das ondas, com vários investigadores a procurar resolver os principais problemas através de geradores inovadores. Ao longo desta dissertação, estuda e analisa-se um gerador linear de magnetos permanentes, previamente desenvolvido no Instituto Superior Técnico. O principal objetivo foi estudar o circuito magnético do gerador de forma a melhorar, se possível, a alta dispersão de fluxo magnético e as elevadas forças eletromagnéticas que actuam no transladador. Para isso, foram analisados geradores com diferentes topologias concebidas recorrendo ao método de elementos finitos. Primeiramente verificou-se que a análise 3D produz resultados mais precisos em cerca de vinte por cento em relação a simulação 2D. As variações de tipologia compreenderam estudos de transladadores de diferentes arranjos magnéticos, diferentes direções de magnetização e magnetos com diferentes geometrias. Os resultados demonstraram que uma variação de volume de magneto por altura produz menor dispersão que por largura, que magnetos não rectangulares não produziram efeitos na redução dispersão e redução de forças parasitas e, por último, que um transladador de orientação axial com espaçadores de ferro produz menor dispersão e força parasita que outras orientações., en=The developments on wave energy conversion have been hindered by the high costs associated to the operation and maintenance of the converters, lagging considerably behind the other renewable energy sources. As the production costs of rare-earth magnets that are both light and offer a high energy density have been reducing over the last few years, permanent magnet linear generators are now becoming a viable option in what concerns wave energy conversion with several researchers aiming to solve their major problems with new state-of-the-art generators. Throughout this dissertation, a permanent magnet linear generator, previously developed in Instituto Superior Técnico, is studied and analyzed in its magnetic dimensions. The main objective was to study the generator's magnetic circuit in order to improve, if possible, the high magnetic flux dispersion and electromagnetic forces experienced in the translator along its normal operation. To do that, state-of-the-art generators were analyzed and different translator topologies were conceived recurring to finite element analysis software. Firstly, it has been found that the three-dimensional analysis produces, for this generator, more accurate results by twenty percent when compared to a two dimension approach. The variations comprised translators with different magnet arrangements, magnetization directions and different magnet shaping studies. The results showed that magnet volume variation by height produces less dispersion than by width, that non-rectangular magnets did not produce positive effects in the reduction of magnetic dispersion and parasitic forces and, finally, that an axial translator with iron spacers produces less dispersion and detent force than surface or quasi-Halbach arrangements.}
{pt=Gerador linear de magnetos permanentes, energia das ondas, fluxo magnético longitudinal, dispersão de fluxo magnético, forças parasitas, en=Permanent magnet linear generator, wave energy, longitudinal flux, flux dispersion, detent force}

Junho 15, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado