新型并联式结构混合励磁无刷爪极发电机的基础研究

无刷化、励磁易于调节和励磁容量小是汽车发电机研究追求的目标，现有汽车发电机无法同时满足上述要求。为解决这一问题，本项目提出一种新型励磁结构的并联式混合励磁无刷爪极发电机。对电机内部复杂的电磁关系进行分析，据此对磁场调节性能进行研究；建立考虑磁路非线性和多磁场源相互影响等因素的动态分析模型，得到通用分析方法，实现动态性能的准确分析和仿真；建立三维等效磁阻网络和等效电路为基础的稳态分析模型、参数计算方法和性能计算方法，实现对稳态性能的快速分析和计算；根据上述方法，深入研究电机结构参数、励磁绕组参数和永磁体参数对性能的影响，得出相应有价值的结论和规律，为该类电机的实际应用奠定坚实的理论基础。本项目的完成，将实现汽车发电机无刷化、励磁易于调节和励磁容量小的目标，对于提高汽车发电机的性能和可靠性，具有重要的理论意义和实际应用价值。此外，所提出的结构还可应用于车用起动发电一体机和混合电动车电机。

本项目的研究内容和目标是提出并研究一种新型磁路结构的并联式混合励磁无刷爪极发电机，将电励磁与永磁励磁相结合，在保持永磁电机的无刷、高功率密度、高效率等诸多优点的同时，通过电励磁电流的调节实现对永磁爪极电机的磁场调节，并减小励磁容量。. 本项目围绕上面提出的新型混合励磁结构无刷爪极发电机展开研究工作，并采用理论分析、计算机仿真和辅助分析以及实验相结合的研究方法，对提出的新型结构的混合励磁无刷爪极发电机的电磁关系、动态性能、稳态性能、磁场调节性能和爪极结构进行全面深入的研究。取得的成果有:.(1) 电机内部电磁关系与磁场调节能力的研究.对电机内部的复杂电磁关系进行分析，据此对磁场调节能力进行研究，探讨结构的合理性并加以改进。.（2）新型电机的动态性能仿真.上述电机系统是一个高度复杂的系统，主要体现在：①铁心磁路的非线性；②永磁体、电励磁绕组和电枢绕组的相互作用；③复杂的三维结构。建立了考虑这些因素在内的电机系统的三维动态分析模型，实现了动态性能的准确分析和计算。.（3）基于改进等效磁网络法的混合励磁无刷爪极发电机的性能计算.建立以三维等效磁阻网络和等效电路为基础的稳态分析模型，实现对稳态工作状况的分析和计算。.（4）样机的试制与实验. 根据理论研究成果，先后设计并研制了两台样机，对其进行了全面的实验研究，对上述理论研究成果进行验证和完善。.(5) 结构的改进与优化. 根据有限元磁场分析结果和样机实际研制经验，对爪极的形状进行了一定的改进，提高了永磁体的利用率，降低了加工和安装难度。