蒸发冷却技术是一项由我国独创的新型冷却技术，已经成功运用在包括汽轮发电机在内的诸多大型发电设备上。为了在全浸式蒸发冷却汽轮发电机中充分发挥蒸发冷却介质散热效果好与绝缘性质优的特点，本文设计了特殊的气液固三相绝缘体系，在保证线棒绝缘能力的基础上能够为冷却介质与线棒提供充分的接触空间，以便更好地冷却线棒。气液固三相绝缘体系由减薄的固体主绝缘、气液两相的蒸发冷却介质、起固定作用的包绕材料构成，三种材料共同承担线棒的绝缘。本文在现有研究的基础上，致力于气液固三相绝缘体系的理论分析与仿真研究，并通过电机定子线棒绝缘试验对理论研究结果进行了验证，完善了气液固三相绝缘体系的理论基础。　　主要开展的研究工作如下:　　利用汽轮发电机端部模型进行了电磁场与温度场的仿真，获得了汽轮发电机端部结构件及阶梯状铁心损耗分布与温度分布，验证了蒸发冷却技术相对于传统冷却技术的优越性。　　根据气液固三相绝缘体系的结构特点，建立了气液固三相绝缘体系的简化物理模型，提炼出气液固三相绝缘体系相关绝缘参数的数学模型;基于电介质学、大容器沸腾、汽泡动力学等理论基础，归纳出气液固三相绝缘体系绝缘参数的几类影响因素——绝缘厚度、温度、雅各布数等;利用绝缘参数的数学模型，完成了气液固三相绝缘体系的影响因素分析，完善了气液固三相绝缘体系的理论系统。　　建立了定子线棒槽内二维、三维仿真模型，对气液固三相绝缘体系中角部区域圆角半径、绝缘层的厚度进行了仿真分析与理论计算，提出了槽内几何尺寸参数设计的普适性计算公式，得到了气液固三相绝缘体系各尺寸参数的合理取值;分析了固定绝缘层包绕宽度、包绕间隔、包绕方式对气液固三相绝缘体系电场强度的影响，为三相绝缘体系中固定绝缘层提供了设计依据。　　基于蒸发冷却介质对防晕层各项参数影响的测试结果，以及空冷线棒槽内和端部防晕层设计的分析与计算，提出了气液固三相绝缘体系中槽内防晕层和端部防晕层的设计准则，并且通过理论模型和仿真数据对气液固三相绝缘体系防晕层的设计准则进行了分析与论证。从理论上弥补了气液固三相绝缘体系中防晕技术的研究空白。　　搭建了气液固三相绝缘体系绝缘试验平台，对气液固三相绝缘线棒进行了绝缘参数的测试。验证了绝缘厚度、液体主流温度、雅各布数等对气液固三相绝缘体系影响的理论分析结果，也验证了三相绝缘体系不需要槽内低阻防晕层的结论，充分证明了气液固三相绝缘体系优良的绝缘性能。　　基于上述内容，本文在以下几个方面做了创新性的研究:提出了气液固三相绝缘体系中定子线棒槽内几何尺寸参数设计的普适性公式;提出了气液固三相绝缘体系槽内和端部防晕层的设计准则;推导出气液固三相绝缘体系绝缘参数的理论计算公式，分析并验证了绝缘厚度、主流温度、汽泡大小、汽泡速率、汽泡数量等因素对绝缘参数的影响。通过理论分析、仿真计算、实验研究等手段进一步完善了蒸发冷却汽轮发电机的理论体系。