热声发电技术是一种新型的能源利用方式,该技术可以利用多种低品质热源,具有热源适应性好、效率高、结构简单、使用寿命长的特点。只要热声发动机冷热两端的温度差达到临界温度,就会产生声波振荡,通过直线发电机实现“声—电”转化。本文的主要工作就是设计一种能够匹配热声发动机运行频率高、振幅小等特点的永磁直线发电机,并对相关电机参数进行计算分析。首先,介绍了热声发电技术的国内外研究现状,以及Halbach永磁阵列电机研究情况,Halbach永磁阵列是将不同充磁方向的永磁体按照一定的规律组合起来,形成一种新的磁极结构形式,具有自屏蔽效应,可以使得磁场一边磁场得到加强,另一边磁场得到减弱,不仅有利于提高气隙磁通密度和气隙磁密波形的正弦性,而且能够降低动子轭部的损耗,提高效率。然后,分析了热声发电系统的结构组成和工作原理,对几种常用的直线发电机进行了分析比较,根据热声发电系统的特点,发电机采用圆筒型永磁直线发电机。其次,本文所设计的永磁直线发电机定子采用圆筒型结构,动子上的永磁体采用Halbach阵列,对直线发电机进行了电磁设计,确定了电机的主要尺寸,并就电磁负荷、永磁体、绕组的选择进行了详细的论述。再次,对设计的直线发电机进行了电磁场分析,研究了空载运行时的磁场分布情况,计算出空载反电动势的有效值;发电机负载运行时,分析计算了铜耗、铁耗、效率和功率密度等性能参数。最后,建立了永磁直线发电机三维温度场的数学模型及有限元模型,对所设计的永磁直线发电机在额定运行状态下的温升进行计算,总结发电机的温度分布规律,指导发电机设计。