欧金生
                                                        (湘潭电机股份有限公司，湘潭411101)
       摘要：复合励磁发电机在移动电源领域有着广泛的应用前景。该文提出了一种磁路独立组合转子复合励磁发电机，介绍了其结构和磁路特点。在此基础上，提出r电机的电磁设计方法，并推导了电机重耍参数E0、Xad、Xaq的计算方法。设计了一台额定功率为25 kw的样机，样机试验结果表明， 设计计算值准确，电机性能均达到了要求。
　　 关键词：移动电源；磁路；复合励磁发电机；电磁设计

中圈分类号：TM359.9   文献标志码：A  文章编号：1001—6848（2010）08一0018一03

0 引  言

       复合励磁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，同时又克服了两者各自的缺陷{1}与永磁同步发电机比较，它具有调整气隙磁密的能力；与电励磁同步发电机相比较，它的电枢反应电抗较小，功率密度高，效率高。在国外，复合励磁发电机在移动电源，特别是车用移动电源方而已经得到了较好的应用{2-3}。我国对复合励磁发电机的研究较晚，尚处于初级阶段。
　　复合励磁发电机电磁关系复杂，电磁计算步骤繁杂，计算准确度较差{4}。本文提出的磁路独立组合转子复合励磁发电机，转子永磁铁心与电励磁铁心相互独立，磁路相对较简单。根据此电机的磁路特点，本文给出了其电磁设计的方法及电机重要参数E0、Xadxaq的计算公式。并设计了一台额定功率为25 kw的样机，样机试验结果验证了计算方法的准确性。

1  电机结构

      电机基本结构如图1所示，发电机由一个定子铁心和两个转子铁心组成。转子电励磁部分采用凸极结构，并嵌有励磁绕组；转子永磁部分采用切向槽楔式结构，转子两部分的磁极中心线对齐。

2电磁设计
2.1主磁路
   由电机转子结构可以看出，转子上电励磁部分和水磁部分相互独立，两者并联提供主磁通，电机主磁通路径如图2所示。

2.2电磁关系
   电励磁部分励磁绕组电流Ie=O时，电机主磁通由永磁部分单独提供，与普通永磁发电机相同；Ie≠0时，主磁通由电励磁和永磁体并联提供。Ie≠O分两种情况：(1)电励磁磁通与永磁磁通方向相同(定义为Ie>0)，电磁励起助磁作用；(2)电励磁磁通与永磁磁通方向相反(定义为Ie<0)，电磁励起去磁作用。电机负载时，定子电流Ia与转子电励磁部分和永磁部分共同产生电枢反应，结合凸极同步电机的双反应理论，可得电机电磁关系如下：

2．3定、转子设计
    磁路独立组合转子复合励磁发电机的定子与普通交流电机的定子相同，可参考规格相近的电励磁同步电机。
　　磁路独立组合转子复合励磁发电机的转子比较特殊，也是设计的重点与难点。电机转子的两部分用不导磁轴套相互隔开，在磁路上相互独立，其两部分的磁场可分开设计和计算。
　　为获得较高的额定效率，电机应在额定点运行时，电励磁部分励磁电流，Ie=O。电机在额定点空载运行时，就相当于一台普通的永磁同步发电机。因此，转子永磁部分就可按照永磁同步发电机的计算方法进行设计计算。为获得较高的功率密度，永磁部分一般采用切向槽楔式。电励磁部分作为辅助励磁，电机低速运行时，励磁电流起增磁作用，高速运行时，励磁电流反向，起去磁作用。电励磁部分应根据电机转速范同所需的辅助励磁大小，参照电励磁同步发电机的计算方法进行设计计算，其结构采用凸极形式.转子结构形式具体见图3。

2.4气隙值的确定
     磁路独立组合转子复合励磁发电机有两个气隙：定子与转子永磁部分之间的气隙δm；定子与转子电励磁部分之间的气隙δe。气隙值的大小对电机的性能有很大的影响。
　　δm与δe的值决定电机电抗值和所需的空载励磁磁势.δm越大，永磁体的用量越多，δe越大，励磁绕组匝数越多，励磁功率越大；δm、δe越小，电机电抗值越大，瞬态性能越差。δm对电机的直轴电抗Xd的影响较小，因转子永磁部分直轴磁路中永磁体的相对磁导率μr≈1{5}；δe对电机的直轴电抗Xd的影响较大。δm与δe取值不一定要相同，可分开确定，设计时可参照相同规格或相近规格的永磁同步电机和电励磁同步电机，并根据电机的性能要求做适当的修改。

2．5参数计算
     (1)电枢反应电抗Xad,Xap的计算电机负载时，定子电流产生的电枢磁势在定子与转子永磁部分和定子与转子电励磁部分都产生电枢反应，整个电机的电枢反应磁通应为两部分电枢反应磁通的矢量和。由于转子永磁部分和电励磁部分磁极轴线重合，电机两部分的电枢反应磁通没有相位差，则整个电机电枢反应电抗为两部分电枢反应电抗的代数和。因此可分开求解两部分的电枢反应电抗，再代数求和。
　　永磁部分电枢反应电抗可参照普通的永磁同步发电机的计算方法计算，直轴电枢反应电抗Xadm：

式中，φ10。为永磁部分空载磁通，φ1N为永磁部分负