船用电机主要由定子、转子和壳体组成。与普通交流电机一样,定子铁心采用层压处理,以减少船用电机运行过程中由于涡流和滞回效应造成的铁损耗;绕组通常为三相对称结构,但参数选择有较大差异。转子部分有多种形式,包括带启动器笼的永磁转子、嵌入式或表面安装的纯永磁转子。转子铁心可制成固体结构或层压结构。转子装有永磁体材料,习惯上称为磁钢。
在船用电机正常运行的情况下,转子和定子磁场同步,转子部分无感应电流,无转子铜损、磁滞和涡流损耗,因此无需考虑转子损耗和发热。一般来说,船用电机由专用变频器供电,具有自然软启动功能。另外,船用电机属于同步电机,具有同步电机通过励磁强度调节功率因数的特点,因此可以将功率因数设计到规定值。
从起动角度看,由于船用电机是由变频电源或配套变频器起动的,因此船用电机的起动过程非常容易实现;类似于变频电机的起动,避免了普通笼式异步电机的起动缺陷。总之,船用电机的效率和功率因数可以非常高,结构非常简单,近几十年市场非常火爆。
然而,失磁故障是船用电机不可避免的问题。当电流过高或温度过高时,电机绕组温度瞬间升高,电流急剧增大,永磁体迅速失磁。在船用电机的控制中,设置过流保护装置,以避免电机定子绕组烧坏的问题,但由此造成的失磁和设备停机是不可避免的。
与其他电机相比,船用电机在市场上的应用并不是很普及。无论是电机厂商还是用户,都存在一些未知的技术盲点,特别是在与变频器的匹配上,往往会导致设计值与测试数据出现严重的差异,必须反复验证。