Gaojia Zhu; Yunhao Li; Longnv Li
Tiangong University, Tianjin, China
G. Zhu, Y. Li and L. Li, "Design Optimization of a Self-Circulated Hydrogen Cooling System for a PM Wind Generator Based on Taguchi Method," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 8, no. 2, pp. 170-176, June 2024, doi: 10.30941/CESTEMS.2024.00024.
摘 要
随着永磁风力发电机容量和功率密度的不断提高，设计合理高效的冷却结构成为人们关注的焦点。 本文针对原强制风冷直驱永磁风力发电机，提出了一种全封闭自循环氢气冷却结构。 所提出的氢气冷却系统利用支撑转子铁芯的转子盘支架作为径向叶片，通过旋转板驱动氢气流流经轴向和径向通气孔，实现发电机的高效冷却。 根据冷却系统的结构参数，采用田口法对结构变量进行解耦。 分析了各冷却结构尺寸对散热特性的影响，确定了合适的冷却结构方案。
Abstract
With the continuous improvement of permanent magnet (PM) wind generators' capacity and power density, the design of reasonable and efficient cooling structures has become a focus. This paper proposes a fully enclosed self-circulating hydrogen cooling structure for a originally forced-air-cooled direct-drive PM wind generator. The proposed hydrogen cooling system uses the rotor panel supports that hold the rotor core as the radial blades, and the hydrogen flow is driven by the rotating plates to flow through the axial and radial vents to realize the efficient cooling of the generator. According to the structural parameters of the cooling system, the Taguchi method is used to decouple the structural variables. The influence of the size of each cooling structure on the heat dissipation characteristic is analyzed, and the appropriate cooling structure scheme is determined.
作者信息
朱高嘉，博士，副教授。2017年博士毕业于国家稀土永磁电机工程技术研究中心（沈阳工业大学），2018年1月起入职天津工业大学电气工程与自动化学院；2018年7月-8月前往香港理工大学进行访学研究；2022年12月-2023年12月赴诺丁汉大学进行博士后研究（CSC公派）。近年来以第一/通信作者发表SCI论文17篇（其中IEEE Transactions/IET Proceedings 12篇）、中国电机工程学报/电工技术学报/CES TEMS论文7篇；授权、受理专利十余项。主持国家级、省部级及企业横向等多项科研项目；获天津市技术发明一等奖（排名第五）、天津市“131”创新人才；担任SCI期刊特刊客座编辑2次，国际会议技术委员1次；IEEE TIE、IEEE TEC、IEEE TTE、IEEE TVT、《中国电机工程学报》等重要期刊、会议审稿人。主要研究方向为电气装备多物理场综合设计及其数值算法。
李运浩，硕士，2020年本科毕业于石家庄大学，2024年硕士毕业于天津工业大学。主要研究方向为永磁电机设计与优化。
李龙女，博士，副教授。主持国家自然科学基金青年项目、博士后创新人才支持计划项目、天津市教委科研计划项目等多项科研项目，累计发表SCI/EI检索期刊论文30余篇。作为主要完成人获辽宁省科技进步一等奖1项、辽宁省科技进步二等奖1项、中国机械工业部科技进步三等奖1项，获ICEPT Outstanding Paper Award；担任SCI期刊特刊客座编辑2次，国际会议技术委员1次。2017年获博士后创新人才支持计划、天津市“131”创新人才，2019年入选天津市高校“青年后备人才培养计划”。主要研究方向为电气装备多物理场耦合分析及优化设计。
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《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE的执委Don Tan博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。
