永磁同步电动机之混合励磁永磁同步发电机

    永磁同步发电机取消了励磁绕组和滑环―电刷结构，虽然具有诸多优点，但其气隙磁通是由永磁磁动势、电枢反应磁动势和磁路结构共同决定的。在发电机运行过程中，环境温度的变化引起的永磁体性能和绕组电阻变化、负载变化引起的电枢反应磁动势的变化和转速的变化都会导致发电机输出电压的变化，无法像普通电励磁同步发电机那样通过调节励磁电流而实现对气隙磁通的调节，影响了发电机负载的正常工作，使永磁同步发电机的应用受到了一定的限制。

近年来，随着人们对独立发电系统（如风力发电）研究的日益深入，混合励磁同步发电机受到了广泛关注。混合励磁同步发电机的气隙磁场由永磁体和通电励磁绕组共同产生，气隙磁场的主要部分由永磁磁极建立，而电压调节所需的磁场变化部分靠电励磁绕组来实现。与普通永磁同步发电机相比，混合励磁同步发电机具有调节气隙磁密的能力；与电励磁同步。发电机相比，混合励磁同步发电机的电枢反应电抗较小，电压调整率低，励磁损耗小。因此，混合励磁同步发电机综合了永磁同步发电机和电励磁同步发电机的优点。

目前，混合励磁电机主要分为以下几种。

一、组合转子混合励磁电机

组合转子混合励磁发电机叫的结构如图9一15 ( a）所示。电机转子由两段组成，一段是永磁部分，一段是电励磁部分，两者的截面分别如图9一15 ( b）、（。）所示。励磁绕组放置在转子槽内，永磁体段既可以采用表面式结构，也可以采用内置式结构。电励磁段也可以采用爪极励磁结构。两段转子之间用非导磁材料隔开，两段转子的磁路彼此独立，磁动势并联，产生的气隙磁场均为径向。发电机运行在额定转速时，可设计为气隙磁场完全由永磁磁场提供，此时励磁电流为零。当某些因素（如转速、负载等的变化）导致输出电压低于额定电压时，

调节励磁电流至适当值并使其产生的气隙磁场方向与永磁转子产生的相同，气隙磁场加强，使输出电压保持稳定。当输出电压高于额定电压时，调整励磁电流至适当值并使其产生的气隙磁场方向与永磁转子产生的相反，气隙磁场削弱，维持输出电压恒定。

上述结构存在电刷，使电机运行的可靠性降低。图9一16是一种组合转子混合励磁无刷同步电机。其转子如图9一17所示，中间为永磁段，两边为凸极段，励磁绕组通过励磁支架固定在电机端盖上，励磁支架和转子凸极之间存在一附加气隙。永磁转子产生的磁通路径为：永磁N极～气隙一定子齿～定子扼部～定子齿～气隙～转子S极～转子扼部～转子N极；励磁绕组产生的磁通路径为：端盖一定子铁心～气隙～转子凸极～附加气隙一端盖，如图9一18所示，永磁磁场与电励磁磁场相互独立，没有藕合。这种结构取消了电刷，但结构复杂。

组合转子混合励磁发电机的共同缺点是：永磁体在定子铁心内产生的气隙磁密基本不变，电机转速升高时，磁场交变的频率升高，铁耗增加。当电机转速变化范围很大时，会导致铁耗过高。