新型并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)原理及其磁場(chǎng)調(diào)節(jié)特性

耿偉偉 張卓然 于 立 嚴(yán)仰光

（南京航空航天大學(xué)江蘇省新能源發(fā)電與電能變換重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 210016）

1 引言

混合勵(lì)磁電機(jī)內(nèi)部存在永磁和電勵(lì)磁兩個(gè)磁勢(shì)源，其有效結(jié)合充分發(fā)揮永磁電機(jī)和電勵(lì)磁電機(jī)兩者的優(yōu)勢(shì)。因此，混合勵(lì)磁電機(jī)的高功率密度和寬的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍等突出優(yōu)點(diǎn)使其在電動(dòng)汽車(chē)和航空電源系統(tǒng)中有著重要的應(yīng)用前景[1]。

現(xiàn)有混合勵(lì)磁電機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)涠鄻樱笾驴梢苑殖梢韵聝深?lèi)：串聯(lián)混合勵(lì)磁和并聯(lián)混合勵(lì)磁[2]。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電機(jī)內(nèi)部整體氣隙磁場(chǎng)可調(diào)是串聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)；而并聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)基本都具有勵(lì)磁調(diào)節(jié)效率高的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[3]對(duì)比分析了串聯(lián)雙勵(lì)磁電機(jī)和并聯(lián)雙勵(lì)磁電機(jī)開(kāi)路氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力。由于串聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)內(nèi)部的電勵(lì)磁磁通需要穿過(guò)磁導(dǎo)率相對(duì)較低的永磁體，因此串聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁效率一般要低于并聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)。當(dāng)永磁體和電勵(lì)磁繞組都安裝在定子上，有利于實(shí)現(xiàn)并聯(lián)混合勵(lì)磁電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)。

并列式混合勵(lì)磁電機(jī)的研究越來(lái)越受學(xué)者們的關(guān)注，文獻(xiàn)[4-7]提出和研究了不同的新型并列式混合勵(lì)磁電機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)洹Ｎ墨I(xiàn)[8]提出了一種并列式混合勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī)，由永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī)并列組合而成，然而其采用交流勵(lì)磁，勵(lì)磁控制復(fù)雜，勵(lì)磁效率相對(duì)較低。文獻(xiàn)[9]研究了一種并列式混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，包括電勵(lì)磁雙凸極和永磁雙凸極兩個(gè)部分。這些都屬于并列式混合勵(lì)磁電機(jī)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)雙向勵(lì)磁調(diào)節(jié)是這些混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)拓?fù)涞闹饕獌?yōu)勢(shì)。

電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)（DSEM）可靠性高，勵(lì)磁無(wú)刷，但功率密度相對(duì)較低，重載時(shí)電樞反應(yīng)嚴(yán)重。永磁同步電機(jī)（PMSM）由于其高功率密度和高效率而被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，但內(nèi)部磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)。考慮在永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上引入電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的靈活調(diào)節(jié)，本文提出了并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)（PHE-BLDCM），是永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)兩部分的有效組合，力求在繼承永磁同步電機(jī)高功率密度優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，利用電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)磁場(chǎng)可調(diào)的特點(diǎn)克服永磁同步電機(jī)電樞繞組磁通難以調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，勵(lì)磁無(wú)刷的混合勵(lì)磁電機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)洹１疚慕o出了并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)有效結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則，并仿真分析了該混合勵(lì)磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布和輸出電壓調(diào)節(jié)能力。

2 并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

圖1給出了并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，左半部分是電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)部分，右半部分為永磁同步電機(jī)部分。兩部分定子安裝在同一機(jī)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子同軸安裝旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組安裝在電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)部分的定子上。兩部分共用一套電樞繞組，混合勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電勵(lì)磁部分和永磁部分兩者感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和。另外，兩部分磁路相互獨(dú)立，電勵(lì)磁部分無(wú)附加氣隙，勵(lì)磁效率高。如圖1所示，盡管兩部分之間軸向間距氣隙大，磁阻大，兩部分磁路相互獨(dú)立，但是穿過(guò)整個(gè)電樞繞組的磁通是永磁磁通和電勵(lì)磁磁通之和。如圖 2所示，空載時(shí)永磁磁通φpm保持恒定，電勵(lì)磁磁通φem可以通過(guò)勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)大小和方向，整個(gè)混合勵(lì)磁電機(jī)的磁通可以表示為

圖1 并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of the PHE-BLDCM.

圖2 電樞繞組磁通調(diào)節(jié)基本原理Fig.2 The basic principle of flux regulation of the armature windings

因此，決定混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍的關(guān)鍵參數(shù)在于對(duì)電勵(lì)磁磁通φem這一變量的設(shè)計(jì)。為了說(shuō)明并列式混合勵(lì)磁電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍，定義參量Kψ。

式中，ψmax和ψmin分別是每匝線(xiàn)圈總磁鏈的最大值和最小值。

另外，每匝線(xiàn)圈的總磁鏈可以表示為

式中，ψpm和ψem為每匝線(xiàn)圈的永磁磁鏈和電勵(lì)磁磁鏈。

空載條件下，ψpm基本不變，ψem隨著勵(lì)磁電流變化而變化，則并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向勵(lì)磁調(diào)節(jié)，ψmax和ψmin可以表示為

式中，ψemmax為ψem的最大值。

通常，設(shè)計(jì)并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)，需要通過(guò)調(diào)節(jié)電勵(lì)磁和永磁勵(lì)磁兩部分鐵心長(zhǎng)度從而使ψemmax=ψpm。因此，根據(jù)以上各式可以得出Kψ趨向于無(wú)窮大。設(shè)計(jì)并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)在于能否通過(guò)調(diào)節(jié)電勵(lì)磁部分勵(lì)磁電流來(lái)抵消永磁部分的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部繞組短路故障時(shí)的高效滅磁。當(dāng)電勵(lì)磁磁鏈ψem反向最大時(shí)，每匝線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值接近為零，以此限制線(xiàn)圈短路時(shí)繞組回路的短路電流。

3 組合條件及基本約束關(guān)系

不同類(lèi)型電機(jī)并列組合的難點(diǎn)在于不僅要滿(mǎn)足磁場(chǎng)調(diào)節(jié)要求同時(shí)也要充分發(fā)揮兩部分電機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)。因此本文重點(diǎn)研究?jī)煞N不同類(lèi)型電機(jī)基本組合方案，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)雙凸極電機(jī)相電動(dòng)勢(shì)波形滿(mǎn)足其與永磁同步電機(jī)相電動(dòng)勢(shì)波形的高效疊加。另外，兩種繞組結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)都能確保電機(jī)故障滅磁功能。

3.1 兩部分定轉(zhuǎn)子典型組合結(jié)構(gòu)

并列式混合勵(lì)磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)拓?fù)浣M合的基本條件主要是保證兩部分電樞繞組實(shí)現(xiàn)直接串聯(lián)。總體上，實(shí)現(xiàn)兩類(lèi)電機(jī)的并列組合，永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)必須與電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的結(jié)構(gòu)合理匹配。

（1）由于電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的電氣頻率為f=npr/60，pr是轉(zhuǎn)子極數(shù)；因此電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)必須和永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)相同，從而確保兩部分的電氣頻率相同。

（2）一般的永磁同步電機(jī)的定子齒數(shù)是電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)定子極數(shù)的2倍。

（3）兩部分電樞繞組都采用集中繞組分布形式。例如，以傳統(tǒng)三相電機(jī)為例，當(dāng)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)為3N/2N（N為大于1的整數(shù)）極結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的永磁同步電機(jī)相應(yīng)的為6N槽/4N極結(jié)構(gòu)。

如圖3所示是三相并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)兩部分的截面圖。圖3給出了兩種不同的永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)：圖3a是3相24槽/8對(duì)極，雙層集中繞組永磁同步電機(jī)截面圖；圖3b是3相24槽/8對(duì)極結(jié)構(gòu)，單層集中繞組不等齒寬永磁同步電機(jī)截面圖。圖3c是與永磁同步電機(jī)對(duì)應(yīng)的3相12/8極結(jié)構(gòu)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)截面圖。如圖所示，三相電樞繞組相位和空間位置分布相同，如永磁同步電機(jī)的三相定子齒Ap, Bp, Cp分別對(duì)應(yīng)雙凸極電機(jī)的三相定子極Ae, Be, Ce。以A相為例，定子齒Ap和定子極 Ae分布在同一機(jī)械角位置，根據(jù)兩類(lèi)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)星形圖，定子齒Ap和定子極Ae的相位也相同，因此，兩部分電樞繞組可實(shí)現(xiàn)直接串聯(lián)。圖 4是三相并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖，其由圖3a永磁同步電機(jī)和圖3c電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)組合而成。

圖4 三相并列式混合勵(lì)磁電機(jī)Fig.4 General view of the three-phase PHE-BLDCM

3.2 相電動(dòng)勢(shì)波形優(yōu)化

每相電樞繞組穿過(guò)永磁同步電機(jī)定子齒和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的定子極，每相電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是永磁部分和電勵(lì)磁部分的電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總和。當(dāng)電勵(lì)磁磁通變化方向和永磁磁通變化方向一致時(shí)，電樞繞組內(nèi)部電勵(lì)磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和永磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，屬于增磁狀態(tài)；反之電樞繞組內(nèi)部電勵(lì)磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和永磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反，屬于弱磁狀態(tài)。然而，傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)波形不同于電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)波形，因此為了保證兩部分相電動(dòng)勢(shì)波形高效疊加，需要深入研究?jī)刹糠窒嚯妱?dòng)勢(shì)波形優(yōu)化方案。

傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波或梯形波，而雙凸極無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子極弧等于定子極弧時(shí)輸出功率較大[10]，但此時(shí)其相電動(dòng)勢(shì)波形半個(gè)周期內(nèi)前后不對(duì)稱(chēng)，與永磁電機(jī)的梯形波電動(dòng)勢(shì)存在顯著差異。圖5a所示為12/8極電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)不同轉(zhuǎn)子極弧對(duì)相磁鏈的影響，隨著轉(zhuǎn)子極弧的增加，磁鏈最大值減小，最小值增大，磁鏈最大值處臺(tái)階減小；圖5b所示，隨著轉(zhuǎn)子極弧的增大，相電動(dòng)勢(shì)波形近似梯形波，但幅值略有下降。永磁同步電機(jī)采用集中繞組分布方式，相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)近似梯形波，如圖5b所示。比較不同轉(zhuǎn)子極弧下電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的相電動(dòng)勢(shì)波形和永磁同步電機(jī)相電動(dòng)勢(shì)波形，轉(zhuǎn)子極弧為20°為宜，永磁同步電機(jī)部分和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)部分的相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形近似，因此兩部分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)疊加更加高效合理。因?yàn)閮刹糠指袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)波形近似梯形波，該并列式混合勵(lì)磁電機(jī)比較適合作為直流電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。

圖5 雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子極弧對(duì)輸出特性的影響Fig.5 The influence of rotor-pole width on phase flux and EMF waveforms of DSEM

3.3 繞組形式

以圖4中三相并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)為例，本文設(shè)計(jì)了兩種電樞繞組連接方案。對(duì)于多相電機(jī)繞組設(shè)計(jì)基本遵循三相電機(jī)原則。

當(dāng)永磁同步電機(jī)采用圖 3a所示傳統(tǒng)等齒寬定子結(jié)構(gòu)，并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)繞組采用如圖 6a所示結(jié)構(gòu)。當(dāng)永磁同步電機(jī)的定子為如圖 3b所示不等齒寬結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖6b所示繞組結(jié)構(gòu)比較適合。如圖6b所示，電樞繞組每匝線(xiàn)圈間隔一個(gè)定子齒嵌線(xiàn)，寬齒繞線(xiàn)，窄齒作為容錯(cuò)齒，相與相之間物理隔離和電氣隔離。由于電樞繞組每匝線(xiàn)圈穿過(guò)永磁同步電機(jī)的定子齒和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的定子極，穿過(guò)電樞繞組的磁通由電勵(lì)磁磁通和永磁磁通兩部分組成，因此調(diào)節(jié)電勵(lì)磁部分的勵(lì)磁電流可以有效調(diào)節(jié)整個(gè)電樞繞組的磁通。更重要的是，當(dāng)并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)部繞組發(fā)生短路，通過(guò)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)反向弱磁，可以抵消永磁部分磁通，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電機(jī)的短路故障滅磁。

圖6 三相并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)電樞繞組Fig.6 The armature winding connections of the three-phase PHE-BLDCM

4 有限元仿真分析及其輸出特性驗(yàn)證

并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)由電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)兩部分組成，兩部分磁路相互獨(dú)立，考慮到二維有限元仿真效率更高，分別建立永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的仿真模型，深入研究?jī)刹糠指髯缘妮敵鎏匦浴Ｏ卤斫o出了永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)兩部分的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。

表 并列式混合勵(lì)磁電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab. The key parameters of prototype machine（單位：mm）

圖 7a給出了空載下永磁同步電機(jī)部分的相電動(dòng)勢(shì)波形；圖7b所示為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)空載下不同勵(lì)磁電流相電動(dòng)勢(shì)波形。兩部分相電動(dòng)勢(shì)波形都是梯形波，從而保證相電動(dòng)勢(shì)波形的高效疊加，如圖7c所示為兩部分相電動(dòng)勢(shì)波形疊加結(jié)果。從圖中可以看出，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小和方向，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)直流電機(jī)相電動(dòng)勢(shì)的增大或減小。當(dāng)勵(lì)磁電流為-10A，相電動(dòng)勢(shì)幅值接近為零。

圖7 轉(zhuǎn)速6 000min相電動(dòng)勢(shì)波形Fig.7 The phase voltage waveforms at 6 000 rmin

為了進(jìn)一步研究驗(yàn)證并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)輸出特性及磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力，建立并列式混合勵(lì)磁電機(jī)的三維有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了仿真研究，圖8所示為3D有限元網(wǎng)格剖分。

圖8 3D有限元網(wǎng)格剖分Fig.8 3D grid mesh

研究分析并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)基本輸出特性，作為三相無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)在軟件Maxwell3D里建立模型進(jìn)行場(chǎng)路耦合分析。通過(guò)三相全橋整流電路與發(fā)電機(jī)三相電樞繞組連接，實(shí)現(xiàn)整流輸出直流電壓。

如圖9所示為不同勵(lì)磁電流下轉(zhuǎn)子位置不變，軸向氣隙磁通密度分布圖，盡管永磁同步電機(jī)部分氣隙磁通密度基本保持不變，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)部分的氣隙磁通密度通過(guò)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)容易，因此整個(gè)并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的平均氣隙磁通密度隨著勵(lì)磁電流的變化而變化。

圖9 不同勵(lì)磁電流下軸向氣隙磁場(chǎng)分布Fig.9 Axial air-gap flux density distributions with different DC excitation currents

圖 10給出了轉(zhuǎn)速 6000r/min時(shí)不同勵(lì)磁電流下，相繞組磁鏈波形。當(dāng)If＞0, 對(duì)比勵(lì)磁電流為零時(shí)，相磁鏈增大，屬于增磁狀態(tài)；反之，If＜0，相磁鏈減小，屬于弱磁狀態(tài)。從圖中可以看出雙向勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用明顯，相電壓可以通過(guò)勵(lì)磁電流有效調(diào)節(jié)。此外，相磁鏈并非像傳統(tǒng)混合勵(lì)磁電機(jī)可以完全弱磁到零，而是固定在某一恒定值，相應(yīng)的相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，其主要是雙凸極電機(jī)部分磁鏈單極性脈動(dòng)原理決定的。

圖10 不同勵(lì)磁電流相磁鏈Fig.10 The phase flux linkage with different excitation currents

當(dāng)勵(lì)磁電流5A，轉(zhuǎn)速 6000r/min，空載時(shí)并列混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖 11所示。A、B、C三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形對(duì)稱(chēng)，且各相近似梯形波。

圖11 勵(lì)磁電流5A時(shí)三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形Fig.11 Three-phase EMF waveforms at excitation current 5A

如圖 12所示給出了并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)在轉(zhuǎn)速6000r/min時(shí)的空載特性。

圖12 并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)空載特性Fig.12 Output voltage versus excitation current定義電壓調(diào)節(jié)系數(shù)λ為

式中，U為直流輸出電壓；U0為直流勵(lì)磁電流為0時(shí)輸出電壓。

當(dāng)勵(lì)磁電流從-10A到 10A變化時(shí)電壓調(diào)節(jié)系數(shù)從-79%到+84%。

圖13是勵(lì)磁電流10A，轉(zhuǎn)速6000r/min時(shí)并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)以及永磁部分和電勵(lì)磁部分的負(fù)載特性曲線(xiàn)。并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的電壓調(diào)整率在永磁部分和電勵(lì)磁部分之間。整個(gè)混合勵(lì)磁電機(jī)輸出功率是永磁部分和電勵(lì)磁部分的總和，最大輸出功率達(dá)19.8kW。

圖13 并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)負(fù)載特性Fig.13 Output voltage versus load current

5 結(jié)論

本文探索研究?jī)煞N不同類(lèi)型無(wú)刷電機(jī)組合以構(gòu)成新型混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的可行性和運(yùn)行特性。給出滿(mǎn)足電機(jī)氣隙磁場(chǎng)可調(diào)和繞組短路故障滅磁要求下的兩類(lèi)電機(jī)組合原理和約束條件，主要包括永磁同步電機(jī)與電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽/極數(shù)的匹配原則，電樞繞組串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式以及電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子極弧設(shè)計(jì)方法。通過(guò)二維有限元法研究了兩種電機(jī)的電壓波形和相互疊加的效果，證明了兩類(lèi)電機(jī)并列組合的可行性和合理性。進(jìn)一步建立三維有限元模型，分析結(jié)果表明并列式混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)具有良好的雙向勵(lì)磁調(diào)節(jié)性能和寬廣的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍。其繼承了永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，具有無(wú)刷勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，勵(lì)磁調(diào)節(jié)能力好，功率密度相對(duì)較高等特點(diǎn)。

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