为解决国内外大型汽轮发电机长期以来存在的端部铁芯过磁通烧熔故障机理揭示与有效防治问题,保障我国自主研发大型半速核能汽轮发电机零故障安全稳定运行,本文依托国家科技重大专项课题“大型半速饱和蒸汽汽轮机、大型汽轮发电机等设备关键共性技术研究”（编号:2010ZX06004-13）、“CAP1400半速汽轮发电机研制”（编号:2012ZX06002-17）的要求,采取理论研究-试验验证-工程应用的技术路线,针对此类故障的形成机理与防治措施,开展了深入研究,主要研究内容及相关创新性成果如下:其一,以端部区域铁芯背部的漏磁通和片间电压作为研究重点,综合考虑端部轴向漏磁场透入深度、磁场饱和、非线性等关键因素,建立了包括机座定位筋在内的端部结构件、线圈、多段端部铁芯及通风沟等全三维有限元模型,完整包含了端部铁芯烧熔故障常见发生区域。进而针对电机磁路复杂的特点及有取向硅钢片在不同方向导磁性的差异,测试了有取向硅钢片磁性材料在不同方向磁化参数,解决铁芯冲片各向异性对漏磁场的影响,为过磁通及端部漏磁场的准确求解奠定了理论方法基础。在此基础上,针对不同定转子长度匹配方案、不同运行工况,开展了端部三维电磁场计算,获取了端部漏磁场三维空间分布规律,并结合真机实测验证,揭示了端部铁芯轭部过磁通机理,提出了不同材料铁芯磁密限值,形成了新型设计规范。其二,基于端部电磁场计算结果,对铁芯冲片片间电压形成机理与计算方法进行了理论分析与研究,综合考虑定子铁芯冲片感生涡流、冲片流向定位筋电流以及机座中的电流、冲片与定位筋接触电阻等影响片间电压的重要因素,提出了大型汽轮发电机铁芯片间电压的计算方法,并据此研发出工业应用计算软件包。进而通过大量对比计算,发现了冲片与定位筋接触电阻大小及平衡度对片间电压的影响规律,揭示了导致端部铁芯片间电压增大的机理,提出了漏磁危害抑制及高电磁负荷端部新结构,形成了一套铁芯与定位筋系统电磁匹配新技术。为解决端部结构安全设计难题、预防端部铁芯过磁通烧熔故障,保障大型汽轮发电机运行安全,提供了理论依据与技术支持。其三,针对端部结构复杂、三维时变运动电磁场仿真模拟的难题,克服了真机型式试验测试数据不全、不深、不透的的局限性,研制出大型发电机端部电磁模拟装置,实现了不同结构型式、不同容量、不同运行工况下铁芯端部复杂电磁场的1:1真实模拟,填补了国内空白。在此基础上,对国产CAP1400大型半速核能汽轮发电机端部交变电磁场、铁芯内部磁场、轴向漏磁场、片间电压、定位筋电流等进行1:1模拟复现,进而构建起大型发电机端部电磁、结构等高精度交叉校验的技术体系,有效实现了大型发电机端部电磁物理状态参数的数值计算与试验测试的交叉检验。本文的研究成果,已通过国家重大科技专项课题验收,并在东方电气集团东方电机有限公司研制的CAP1400、华龙一号等多个重大工程上得到成功应用,切实提高了机组设计的可靠性和先进性,为我国实施核电“走出去”战略、开拓海外市场提供核心技术支持,取得了良好效果。