永磁同步电动机之励磁绕组内嵌式混合励磁电机

这类电机的特点是转子不分段，上面同时存在永磁体和励磁绕组，励磁绕组放置在转子槽内。根据永磁体和励磁绕组产生的励磁磁动势之间的关系，分为串联式和并联式两种结构。

1.串联式

串联式混合励磁同步电机的结构如图9一19所示，永磁磁动势和电励磁磁动势是串联的，相当于两个磁动势作用在同一个磁路上。通过调节励磁电流改变作用在磁路上的磁动势，进而改变气隙磁场。由于永磁体的磁导率与空气的非常接近，磁路的磁阻非常大，需要较大的励磁电流，且容易使永磁体产生退磁，磁场调节范围小‘此外，由于转子上存在励磁绕组，无法取消电刷一集电环结构。

2.并联式

针对串联式混合励磁同步电机的不足，参考文献图9一19串联式混合励磁同步电机提出了一种并联式合励磁同步电机，其结构如图9一20 ( a）所示，图9一20 ( b）为转子截面图。转子上有均匀分布的槽，槽内放置励磁绕组，槽口放置切向磁化的永磁体。当励磁电流为零或很小时，磁场由永磁体产生，基本上都沿转子心闭合，气隙磁密很小，磁场分布如图9一20 ( c）所示。随着励磁电流的增加，励磁磁动势增大，励磁磁动势除了作用在气隙上产生气隙磁场外，还迫使永磁体产生的磁场不再在转子内部闭合，而是通过气隙。这样，永磁磁动势和励磁磁动势成为并联关系。与串联式混合励磁同步电机一样，无法取消电刷一滑环结构。

一、顺极式混合励磁同步电机山

顺极式混合励磁同步电机的结构如图9一21所示。电机定子上有三相对称电枢绕组，还有环形的直流励磁绕组，直流励磁绕组将定子铁心分成两段，两段铁心由其外的铁扼在机械和磁路上相连接。转子分成N极端和S极端两部分，每极端由同极性永磁磁极和铁心极交错排列，且两端的N 、 S永磁磁极和铁心极也相互错开。转子铁心和转轴间为导磁性能好的转子扼，用于转子的轴向导磁阁。永磁体产生的磁通路径为：N极磁体（径向）一气隙（径向）～定子铁心（径向）～定子铁扼（轴向）一定子铁心（径向）一气隙（径向）一S极磁体（径向）一转子铁心（径向）一转子扼（轴向）～转子铁心（径向）? N极磁体（径向）。当励磁绕组通电流时，励磁电流所产生的电励磁磁通路径为：定子铁心（径向）一定子铁扼（轴向）～定子铁心（径向）～气隙（径向）～转子铁心极（径向）～转子铁心（径向）～转子扼（轴向）一转子铁心（径向）一转子铁心极（径向）一气隙（径向）一定子铁心（径向）～定子背扼。这两个磁势源的磁路是相对独立的，两者并联提供工作磁通，共同作用产生电机的主磁场。

轴向磁场顺极式混合励磁同步电机田〕的结构如图9一22所示。该电机由两个环形定子铁心（其中嵌有多相电枢绕组）、两个盘式转子和一个直流励磁绕组构成。直流励磁绕组放置在内外环形定子之间。两个盘式转子表面被分成内圈和外圈，上面交错排列着永磁极和铁心形成的中间极。 NdFeB永磁极被轴向安装在两片转子的内表面，永磁极的N极如果被放在转子的内圈，那么S极就被放在转子的外圈。通过调节励磁绕组的电流，可以改变气隙磁场。

二、爪极混合励磁同步电机

爪极混合励磁同步电机采用爪极电励磁与永磁励磁相结合的结构。第三章第二节介绍了永磁爪极结构，将其中的永磁体更换为一个环形集中绕组，就得到电励磁爪极结构，如图9一23所示，爪极转子由两个带爪的法兰盘和一个环形集中绕组组成。两个带爪法兰盘的爪数相等（等于极数一半）。左右两个法兰盘对合，爪极相互错开，沿圆周均匀分布，励磁线圈夹在两个带爪法兰盘中间。励磁绕组通电时，一个法兰盘的爪为N极，另一个法兰盘上的爪为S极，形成极性相异、相互错开的多极转子。爪极混合励磁同步电机将普通电励磁爪极转子与永磁励磁组合在一起实现气隙磁通的调节。

爪极混合励磁同步电机主要由定子、转子爪极、转子磁扼、永磁体和励磁绕组组成。定子与普通交流电机的定子相同，槽中嵌有多相对称绕组。直流励磁绕组位于两个带爪法兰盘之间，为一个环形线圈，通电后所产生的轴向磁通经转子磁扼到达爪极，然后流经气隙、定子铁心、气隙和爪极，回到转子磁扼，形成一个闭合磁路。永磁体位于两极之间，切向充磁，图9一24为其转子外形图。其磁场调节原理与图9一20所示的并联式混合励磁同步电机相同，励磁电流为零时永磁体产生的磁场也在转子内部闭合。车辆用起动／发电机也有采用该结构的。