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基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究

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为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析.本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势;之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型,并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性;最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型,通过多目标遗传优化算法,对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计.优化结果及对比分析表明,针对兆瓦级直驱式风力发电机而言,采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势,本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础.
Optimization Research of Evaporative Cooling Permanent-magnet Wind Generators based on Stator Fully Immersion and Winding Internal Cooling

PM direct-drive wind generatorevaporative cooling technologygenerator heat dissipating performanceelectromagnetic parameter modeldesign optimization

程自然、阮琳、杨劼、高剑、黄守道

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湖南大学电气与信息工程学院,长沙410082

中国科学院大学,北京100190

中国科学院电工研究所,北京100190

永磁直驱式风力发电机 蒸发冷却技术 电机散热性能 电磁参数模型 优化设计

国家自然科学基金

U22A20219

2024

大电机技术
哈尔滨大电机研究所

大电机技术

CSTPCD
影响因子：0.329
ISSN：1000-3983
年,卷(期)：2024.(1)
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