通过三维磁场计算对1MW同步电机的设计和分析

摘要

基于考虑超导线圈长度、电机效率、尺寸等几个条件的二维磁场分布的方案，已经设计出了1MW级超导同步旋转电机。但是用二维分析方法设计考虑不到线圈末端和定子磁轭末端部分产生的影响，尤其是增加了用二维和三维方法来分析超导电机磁场的差异。本文基于三维磁场分布来设计电机，它比二维设计方法能获得更合理的设计结果和更小的设计误差。随着电机容量的增大，超导电机的优势将远远的超过常规电机。尽管1MW级电机的优势不是很大，但是用三维设计的方法可以获得更优化的结果，这对于大的超导同步电机设计来说是非常有益的。通过三维分析，例如EMCN（等效磁路网络）方法和Flux-3D-FEM（有限元法），我们可以得到比二维设计结果更小的电机尺寸、更高的效率和更短的Bi-2223HTS（高温超导）线圈长度。此外同步电抗已经成为用来分析电压变化及输出功率等电机性能的重要参数。