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1、沈阳工业大学硕士学位论文带整流负载永磁同步发电机电磁与热特性的研究Researchonpermanentmagnetsynchronousgeneratorwithrectifierloadelectromagneticandthermalproperties作者：刘晋杰单位：电气工程学院指导教师：李岩教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月2日学位授予单位：沈阳工业大学2摘要高速永磁同步发电机由于其结构简单、体积小、重量轻、功率因数高、效率高、有较大的过载能力等优势，在军用和民用中得到广泛的应用。
2、随着近年来出现的直流输电系统使得大型电站主发电机处于带整流负载的运行方式，使得高速永磁同步发电机的热负荷相应提高，直接影响电机的使用寿命和运行的可靠性，因此高速永磁同步发电机的发热和冷却问题的研究对电机的安全运行和优化设计具有重要意义。本文以一台1000kW，6450r/min高速永磁同步发电机电机为例，研究了高速永磁同步发电机在不同工况下的电磁特性，各部分损耗变化以及温度场分布。首先用电磁仿真软件ANSOFT对带整流负载情况下的高速永磁同步发电机进行了电磁仿真计算，得到电机稳态运行时的磁场分布、气隙磁密，电压和电流；其次计算了电机各
3、部分的损耗，并对比分析了电机在带整流性负载和电阻性负载下的各部分损耗值，得出带整流负载情况下电机的铁耗和永磁体损耗有显著的增加，最后由于其应用场合的特殊性，选用水冷这种冷却方式；然后用三维建模软件SOLIDWORK建立了电机的六分之一计算模型，用GAMBIT对复杂的电机内部结构采用从外往内分层切块的方法进行剖分，保证了网格的质量，提高了计算的精确性，用FLUENT软件计算了高速永磁同步发电机的温度场分布，得出电机各部分的温度值，最高温度出现在绕组处为160.1℃，定子齿，永磁体处的温度相对较高。对比得出带整流负载情况下电机各部分温度要
4、比电阻性负载情况下高2℃到15℃。关键词：高速永磁同步发电机，整流负载，温度场，电磁场，损耗计算IAbstractBecausethehighspeedpermanentmagnetsynchronousgeneratorhasadvantagesofsimplestructure,smallvolume,lightweight,highpowerfactor,highefficiency,largeoverloadcapacityandsoon,themotorhasbeenappliedwidely.Recently,withth
5、edevelopmentofHVDCsystem,themaingeneratoroflarge-scalepowerstationscanrunwithrectifierload,asaresultofthethermalloadofhighspeedpermanentmagnetsynchronousgeneratorcanbeimpromed,andtheservicelifeandthereliabilityofthemotorareaffecteddirectly.Sothestudyontheheatingandcooli
6、ngissuesofthehighspeedpermanentmagnetsynchronousgeneratorhaveimportantsignificancetothesafeoperationofthemotoranddesignoptimization.Inthispaper,a1000kW,6450r/minhigh-speedpermanentmagnetsynchronousgeneratorhasbeenanexampletostudytheelectromagneticproperties,losschangean
7、dthetemperaturedistributionofhigh-speedpermanentmagnetsynchronousgeneratorunderdifferentconditions.Firstly,byusingtheelectromagneticsimulationsoftwareANSOFTtosimulateandcalculatetheelectromagneticofthehighspeedpermanentmagnetsynchronousgeneratorwithrectifierloadtogetthe
8、magneticfielddistribution,airgapmagneticdensity,voltageandcurrentofthemotorwhenthegenetorsruninthesteadystateo
