基于等效磁网络法的新型混合励磁无刷爪极发电机的性能计算

乔东伟， 王秀和， 朱常青

(山东大学电气工程学院，山东济南 250061)

0 引言

电励磁有刷爪极发电机结构简单、成本低、气隙磁场调节方便，因而得到了广泛的应用，但其极间漏磁大，功率密度小，励磁损耗大，电机效率低［1－3］，且存在电刷－滑环结构，可靠性不高。因此，国内外学者都致力于这种电机的改进研究。

混合励磁爪极电机由电励磁绕组和永磁体两个磁动势源共同产生气隙磁场，可以通过调节电励磁绕组的电流进行气隙磁场的调节［4－5］。

文献［6－7］提出了一种串联式混合励磁爪极电机，永磁体为圆环形，采用轴向充磁，永磁体放置在转子爪极轭的中间，励磁绕组套在转子爪极轭上。该电机中，电励磁磁场与永磁磁场是串联关系。由于永磁体本身磁阻非常大，磁场调节所需的励磁电流很大，可能导致永磁体出现不可逆退磁，且存在电刷－滑环结构。文献［8－9］给出了一种并联磁路的混合励磁爪极发电机，在爪极之间加入了一块切向充磁的永磁体，永磁体的主要作用是增加电机的主磁通和减少爪极之间的漏磁。然而该电机采用电刷－滑环结构，可靠性不如无刷结构的电机。

与普通电机不同，爪极电机的结构、磁场分布具有典型的三维性，导致对它的设计、分析有一定的难度。国际上较为直接的方法就是采用三维有限元法来进行计算，文献［10－12］采用该方法对爪极电机进行了分析，但是，采用有限元法计算量大，计算时间长，对计算机硬件要求高［13］。

本文提出了一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机，为了快速、准确地分析电机的磁场分布，建立了考虑了磁场三维分布的电机等效磁网络模型，求解得到电机的空载磁场分布情况。……