0　引　言
        混合励磁同步电机(HESM)是20世纪80年 代末由俄罗斯学者首先提出的一种新型电机拓 扑[ 1 ] ,在电机内存在两个磁势源———永磁体和励 磁绕组。它综合了电励磁同步电机调磁方便和永 磁同步电机效率高、转矩质量比大等优点,且克服 了永磁同步电机磁场调节难等缺陷控制工程网版权所有,具有广阔的 应用前景。
        并列结构HESM (如图1所示)是HESM的一 种拓扑型式。在并列结构HESM中,电励磁部分 和永磁部分是各自独立的,它们之间用隔磁环隔 开,使得永磁体不会产生去磁现象,并且能够实现 励磁电流的双向可调。故并列结构HESM逐渐 获得了各国学者的青睐。

        英国学者Chalmers等在1998年提出了组合 转子混合励磁电机[ 2 ] ,该电机采用普通交流电机 定子,转子则由磁阻转子(Axially2Laminated Ani2 sotrop ic,ALA)和表贴式永磁转子两部分组成。在这种结构中,永磁通和“弱磁”磁通各自具有不同 的物理磁路: 永磁通只在永磁段的磁路中流通 (径向) ,“弱磁”磁通只在磁阻段中流通(径向) , “弱磁”表现为一种合成的效果,在定子铁心的硅 钢片中www.cechina.cn,并不存在真正的磁场削弱。在低速运行 时,磁阻部分基本上不产生转矩,从而导致了较低 的电机转矩密度,而高速“弱磁”运行时,永磁段 的磁通基本不变CONTROL ENGINEERING China版权所有,磁阻段的磁通则随“弱磁”程度 的增大而增大,从而导致铁损增大。永磁体受电 枢反应作用,容易产生不可恢复的去磁。
        为克服上述方案的缺陷, 2001 年,日本学者 把上述方案中的ALA换成了电励磁转子[ 3 ] ,可以 通过调节励磁电流的大小来调节气隙磁场,但在 结构上由于励磁绕组位于转子上,需要滑环和电 刷,且部分励磁绕组位于永磁体下,使得励磁磁势 除与永磁磁势并联外,还与永磁磁势串联,永磁体 存在一定的去磁风险。
        文献[ 4 ]针对永磁同步电机磁场调节困难、 输出电压不可调的问题控制工程网版权所有,研制了一种新型的并列 结构HESM,并对其空载特性、外特性及调节特性 进行了分析。但电机中存在滑环和电刷。
        文献[ 5 ]分析了一种永磁和电励磁磁路相互 独立的组合励磁稀土永磁同步发电机,电机的定 子结构和传统的电励磁发电机定子结构相同,永 磁发电机部分和电励磁发电机部分共有一个电枢 绕组,电枢绕组感应电势有两个部分,分别由永磁 磁场和电励磁磁场感应产生,主要部分是永久磁 钢产生的磁势,调节电压所需的辅助磁场靠电励 磁绕组产生的磁势来建立,两部分磁势基本上单 独地作用于各自的磁路,形成各自的气隙磁场。 永磁发电机的转子结构和普通永磁同步发电 机结构相同,采用径向充磁磁钢。电励磁发电机 部分将整个励磁绕组固定在机壳上,通过两个附 加气隙的磁路安排,实现了电励磁部分的无刷结 构。它能够较好地调整发电机的输出电压,运行 可靠性较高,故障率比有刷结构低。但该结构中 电励磁部分的有效长度较小,影响了电机整体性 能的发挥。
        本文分析了一种新型的HESM———并列结构 无刷混合励磁同步发电机(HESG) ,描述了它的 结构和工作原理,利用等效磁路研究了它的调磁 原理。试验证明,电机设计合理、正确,且具有结 构简单、无刷化等优点。
        1　并列结构无刷HESG的结构及调 磁原理
        1. 1　电机结构
        并列结构无刷HESG的结构如图2所示控制工程网版权所有,由 永磁同步发电机( PMSG)和电励磁同步发电机 ( EESG)组合而成,两电机左右放置,共用壳体和 转轴,两者的电枢和转子各自独立,中间用气隙隔 开。两电机的电枢结构完全相同,即槽数相等,槽 型相同,电枢