1、混合勵磁電機是在傳統(tǒng)永磁電機的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)電勵磁繞組，進行結(jié)構(gòu)調(diào)整而形成的，電機內(nèi)永磁磁勢和電勵磁磁勢可設(shè)計成串聯(lián)關(guān)系、并聯(lián)關(guān)系和并列關(guān)系等?；旌蟿畲烹姍C繼承了永磁電機的效率高、功率密度高等優(yōu)點，同時又具有調(diào)壓、調(diào)速等場合所需的磁場可調(diào)的特征，在航空航天、風力發(fā)電和汽車等領(lǐng)域具有未來可期的應(yīng)用前景。
　　本文提出了一種切向磁路和徑向磁路并聯(lián)的切向/徑向混合勵磁同步電機（T/R-HESM）。從T/R-HESM的基本電磁特性入手，

2、針對勵磁方案的選擇、運行特性、損耗計算、效率分析和溫度場的求解等問題開展了深入的研究。
　　為解決T/R-HESM的無刷化勵磁，對T/R-HESM的電磁特性進行定性分析，借鑒并改進航空領(lǐng)域中電勵磁無刷同步電機的三級式方案。由于T/R-HESM中存在一定大小的初始永磁磁場，利用該部分磁場省去三級式方案中的永磁副勵磁機，提出了兩級式無刷勵磁方案（兩級式無刷混合勵磁同步電機，T-BHESM），主電機采用 T/R-HESM，勵磁機采用旋轉(zhuǎn)

3、電樞式交流發(fā)電機，勵磁機電能經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流后，為主電機提供直流勵磁。鑒于主電機和勵磁機磁場的空間分布特征，選擇二維非線性有限元法作為本文電磁場計算的主要方法。
　　首先，計算了主電機的磁場分布特征、磁場調(diào)節(jié)特性。為改善輸出電壓的波形品質(zhì)，分別從定子斜槽和轉(zhuǎn)子形狀等角度入手，一是對優(yōu)化前的相電勢諧波進行了分析，比較了采用定子斜槽前后，相電勢諧波含量的變化，二是對優(yōu)化前的氣隙磁場諧波進行了分析，研究了主電機轉(zhuǎn)子形狀對氣隙磁場的影響。

4、根據(jù)主電機的計算結(jié)果，明確了（主電機）對勵磁機的勵磁需求，確定了勵磁機的基本尺寸。對勵磁機的電磁磁場進行了計算，重點關(guān)注的是帶整流負載時勵磁機的電流放大能力。為了研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對勵磁機勵磁能力的影響，計算了勵磁機氣隙磁場以及整流電壓等，隨極弧系數(shù)、氣隙長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律。
　　為了研究 T-BHESM的運行特性，對電感特性進行了計算和分析。與傳統(tǒng)同步電機不同，由于主電機中切向磁路和徑向磁路兩者的耦合程度高，轉(zhuǎn)子上存在嚴重的磁飽

5、和。為解決這一問題，引入了基于凍結(jié)磁導(dǎo)率思想的數(shù)值法計算電感，將非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題。負載工作時，電機磁飽和程度受電勵磁磁勢、永磁磁勢和電樞磁勢共同影響。為此，在對自感和互感分析的基礎(chǔ)上，研究了勵磁強度、負載大小等因素對交直軸電感的影響。以繞組電感為基礎(chǔ)，建立了電機的數(shù)學模型，基于該模型計算了主電機的外特性。
　　結(jié)合混合勵磁電機的固有特性，本文研究了 T-BHESM的損耗。首先，對電機中的典型損耗類型及其產(chǎn)生原因進行了分析，

6、在此基礎(chǔ)上，確定采用數(shù)值法作為損耗計算的主要方法。計算了主電機空載時勵磁強度、轉(zhuǎn)速高低，以及帶載時負載大小、負載類型對鐵損的影響，并分析了鐵損分量的頻率特征。比較了永磁體采用不同分塊方案時，對渦流損耗的影響。研究結(jié)果表明，輕載時，主電機定子鐵損是損耗的主體，隨著負載增大，銅損逐漸成為電機損耗的另一主要部分；僅就主電機轉(zhuǎn)子而言，低速運行時，勵磁損耗是損耗的主體，隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子鐵損和永磁體渦流損耗逐漸成為轉(zhuǎn)子損耗中不可忽視的另一主體?；?/p>

7、于上述損耗數(shù)據(jù)，計算了電機的效率，結(jié)果顯示額定運行時效率高達90％以上。
　　采用有限元法對電機的溫度場進行了研究。首先，定性分析了電機的熱傳遞路徑，考慮到電機的結(jié)構(gòu)特征，以電機的三維模型作為有限元計算的求解域。以前述的損耗數(shù)據(jù)作為熱源，計算了電機的溫度場，給出了空載時轉(zhuǎn)速高低、勵磁強度，以及帶載時負載大小、負載類型與溫升的關(guān)系。研究表明，與傳統(tǒng)永磁同步電機相比，T/R-HESM中位于轉(zhuǎn)子上的永磁體，溫度環(huán)境相對惡劣，這是因為永磁