摘要：永磁材料磁特性受工作温度影响较大,高工作温度下存在的不可逆失磁现象是永磁电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对内置式磁路结构的高功率密度永磁电机用钕铁硼永磁材料的不可逆失磁问题,基于电机全域空间损耗、温度分布的差异,该文提出一种永磁体局部失磁分析模型与特性计算方法。通过磁体虚拟分块法建立基于温度、退磁率等变量的永磁材料磁特性分析模型,利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,得到电机转子永磁体损耗、温度和局部失磁的空间分布特性。最后,通过对一台115 kW、8极永磁电机样机转子永磁体温度和转子表面磁场的实验测试,验证了分析模型与计算方法的准确性,为永磁电机局部失磁问题研究及精细化防失磁设计提供依据。

摘要：由于钕铁硼永磁材料具有磁性能良好、价格低廉、力学性能优秀等优点,在电机行业得到广泛应用,但其较低的居里温度及热稳定性引起的不可逆失磁现象一直是永磁电机高可靠性设计及失磁故障管理的主要瓶颈。针对驱动电机用高性能钕铁硼永磁材料的磁通不可逆损失问题,本文研究了高温及高温与退磁场共同作用两种情况下,初始正常状态及初始已发生局部失磁状态的永磁体不可逆失磁现象的产生与演变规律。研究结果表明,钕铁硼永磁体的局部失磁扩散现象受磁体的磁性能状态、工作温度与退磁场强度影响,存在从磁体中心向四周演变的不可逆失磁扩散特性。高温作用下的局部失磁扩散随温度提高呈线性缓慢增加规律,高温与退磁磁场共同作用下,存在可使磁体发生大面积、快速失磁的拐点,磁体的局部失磁及反向充磁现象可同时发生。

摘要：为了给蒸发冷却技术在三峡机组上的应用提供可行的定子绕组矩形空心导线尺寸以及矩形空心导线和实心导线的搭配方案.从定子绕组附加铜损耗和极限带热能力两个角度说明了蒸发冷却方案的可行性.定子绕组附加铜损耗由计算得到,而矩形空心导线的极限带热能力即极限热负荷由实验获得.研究显示在保持目前西门子和ABB两个集团设计使用的三峡机组定子绕组的外形尺寸不变的基础上,将水内冷改为蒸发冷却都是可行的.但综合考虑冷却能力和电机的效率问题,在ABB的设计基础上改造的蒸发冷却方案使用内孔尺寸为2.5 mm×10.9 mm的铜制空心导线更为合理,而且电机具有至少10%的长期过负荷能力.

摘要：为了将拥有我国自主知识产权的蒸发冷却技术应用于高电压、大容量的汽轮发电机,并作为主力机组,需要解决定子绝缘结构的合理设计问题。全浸式蒸发冷却定子需要利用蒸发冷却介质的绝缘性能,大幅度减薄定子主绝缘的厚度,实现冷却与绝缘的双重功效。为此运用有限元数值仿真理论,首先详细计算并分析了该冷却方式下的定子绝缘结构内的电场与温度场,总结其分布规律与特点,证明了135MW全浸式蒸发冷却汽轮发电机主绝缘减薄的的合理性与可能性。这些仿真计算的结果通过了试验模型的检验,是合理可靠的,在此基础上提出定子主绝缘厚度的合理设计值以及对应的电流密度。研究结果值得国内制造业的借鉴。

摘要：为了便于从理论上了解蒸发冷却循环,推动蒸发冷却技术的发展,本文分析了立式和卧式蒸发冷却电机定子内冷系统的热力循环,并在描述动力循环过程的压力-焓图(lgp-h图)和温度-熵图(T-S图)上表示了出来.分析结果认为,立式和卧式定子冷却系统的热力循环过程相似:冷却介质在定子空心导线中的流动过程是吸热降压过程,在冷凝器中为等压放热过程,冷凝后的过冷液体到定子空心导线入口的过程为等熵压缩过程,所以立式和卧式定子内冷系统的热力循环过程可以用相同的压焓图和温熵图表示.最后用已有的实验数据校验后认为热力循环图是符合实际情况的,可以为冷却系统优化设计提供参考.

摘要：卧式大型发电机采用蒸发冷却方式时,矩形线棒中流体的流动形式属于泵强迫循环流动沸腾,从流道的形状、流体的组成、加热的方式及流动的方式等多个方面叙述了卧式蒸发冷却电机矩形线棒内两相流动的特点,以及卧式蒸发冷却电机矩形线棒内两相流动的特殊性,并提出了新观点:仅由出口处气相含量的多少和工作压力来描述两相流动的压力降是不全面的,还应考虑两相流动段的长度,指出:应重视卧式蒸发冷却电机流量与热负荷的匹配问题以及流量与泵匹配的问题,尽快开展这方面的研究.

摘要：低温电机是潜液式液化天然气(liquefied natural gas,LNG)泵的核心部件。该文主要讨论了潜液式LNG泵用变频低温异步电机的设计方案。首先研究了电机电磁材料的低温特性,结合低温异步电机温升情况确定了电机的电磁负荷。建议从转子开始设计变频低温异步电机,并认为变频低温异步电机的槽形特别是转子槽,应设计为"矮胖"形以减少该类电机的漏抗和转子摩擦损耗。仿真分析了11 k W设计样机在LNG(-161℃)及液氮(-196℃)的运行性能,并进行了液氮低温试验,试验数据与仿真分析相吻合,验证了理论分析的正确性,该文的研究成果可为变频低温异步电机的设计提供参考。

摘要：抽水蓄能机组中,发电-电动机具有频繁起停、负荷变化剧烈的特点。近年来其大容量、高水头发展进程使电机频繁负荷变化所产生的热应力对电机安全可靠性的影响越来越不可忽视。热应力不仅与热负荷变化速率、电机结构特征有关,还与发电-电动机的冷却方式直接相关。首先对几种冷却方式应用于发电-电动机中的优缺点进行定性分析,继而提出以对比分析冷却方式对主绝缘冷热循环老化影响为目的的冷热循环实验设计原则,最后通过冷热循环老化实验的形式、以最大局部放电量为绝缘性能的表征参数,定量研究冷却方式对抽水蓄能机组中定子绝缘特性的影响。结果表明,采用蒸发冷却技术的定子线棒抗冷热循环老化性能要明显优于采用通风冷却的定子线棒。

摘要：针对不同转子齿数对电励磁分块转子磁通切换电机(ESFSM)的磁链和反电势谐波特性的重要影响,分析了电机磁通切换的工作原理,以三相定子12齿电机结构为例,从理论上对比研究了典型转子齿数(7和8)两种结构电机磁链和反电势的谐波分布特性。研究结果表明,12/7结构较12/8结构有无偶数次谐波的优点,采用有限元法提取了两种结构电机的磁链和反电势并进行傅里叶分析,分离出奇数次和偶数次谐波含量,验证了理论分析的准确性。研究结果为分块转子开关磁链电机转子齿数的设计提供了理论依据。

摘要：高电荷态ECR离子源磁体的功率密度高、发热量大,磁体线圈的高效冷却是制约性能进一步提升的关键技术之一,是离子源磁体技术研究的重要内容。本文介绍了基于蒸发冷却技术的近代物理研究所第四代高电荷态ECR离子源(LECR4)的研制工作。该离子源磁体线圈采用饼式单元结构,利用线饼单元间的窄隙作为冷却工质的流动通道,液态蒸发冷却工质在通道内吸收线圈热量并汽化,气态的工质向上流动进入冷凝器而冷凝。基于冷却工质的相变过程,建立自循环蒸发冷却热力循环,实现对磁体线圈热量的传输。设计制作完成的LECR4离子源进行了系统试验,试验结果表明,采用自循环蒸发冷却方式的离子源磁体线圈长期稳定运行在60℃左右,各项磁场指标均达到设计要求。