永磁同步電動機(jī)之混合勵磁永磁同步發(fā)電機(jī)

    永磁同步發(fā)電機(jī)取消了勵磁繞組和滑環(huán)―電刷結(jié)構(gòu)，雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其氣隙磁通是由永磁磁動勢、電樞反應(yīng)磁動勢和磁路結(jié)構(gòu)共同決定的。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，環(huán)境溫度的變化引起的永磁體性能和繞組電阻變化、負(fù)載變化引起的電樞反應(yīng)磁動勢的變化和轉(zhuǎn)速的變化都會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓的變化，無法像普通電勵磁同步發(fā)電機(jī)那樣通過調(diào)節(jié)勵磁電流而實現(xiàn)對氣隙磁通的調(diào)節(jié)，影響了發(fā)電機(jī)負(fù)載的正常工作，使永磁同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用受到了一定的限制。

近年來，隨著人們對獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)（如風(fēng)力發(fā)電）研究的日益深入，混合勵磁同步發(fā)電機(jī)受到了廣泛關(guān)注?；旌蟿畲磐桨l(fā)電機(jī)的氣隙磁場由永磁體和通電勵磁繞組共同產(chǎn)生，氣隙磁場的主要部分由永磁磁極建立，而電壓調(diào)節(jié)所需的磁場變化部分靠電勵磁繞組來實現(xiàn)。與普通永磁同步發(fā)電機(jī)相比，混合勵磁同步發(fā)電機(jī)具有調(diào)節(jié)氣隙磁密的能力；與電勵磁同步。發(fā)電機(jī)相比，混合勵磁同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗較小，電壓調(diào)整率低，勵磁損耗小。因此，混合勵磁同步發(fā)電機(jī)綜合了永磁同步發(fā)電機(jī)和電勵磁同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

目前，混合勵磁電機(jī)主要分為以下幾種。

一、組合轉(zhuǎn)子混合勵磁電機(jī)

組合轉(zhuǎn)子混合勵磁發(fā)電機(jī)叫的結(jié)構(gòu)如圖9一15 ( a）所示。電機(jī)轉(zhuǎn)子由兩段組成，一段是永磁部分，一段是電勵磁部分，兩者的截面分別如圖9一15 ( b）、（。）所示。勵磁繞組放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，永磁體段既可以采用表面式結(jié)構(gòu)，也可以采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu)。電勵磁段也可以采用爪極勵磁結(jié)構(gòu)。兩段轉(zhuǎn)子之間用非導(dǎo)磁材料隔開，兩段轉(zhuǎn)子的磁路彼此獨(dú)立，磁動勢并聯(lián)，產(chǎn)生的氣隙磁場均為徑向。發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速時，可設(shè)計為氣隙磁場完全由永磁磁場提供，此時勵磁電流為零。當(dāng)某些因素（如轉(zhuǎn)速、負(fù)載等的變化）導(dǎo)致輸出電壓低于額定電壓時，

調(diào)節(jié)勵磁電流至適當(dāng)值并使其產(chǎn)生的氣隙磁場方向與永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的相同，氣隙磁場加強(qiáng)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓高于額定電壓時，調(diào)整勵磁電流至適當(dāng)值并使其產(chǎn)生的氣隙磁場方向與永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的相反，氣隙磁場削弱，維持輸出電壓恒定。

上述結(jié)構(gòu)存在電刷，使電機(jī)運(yùn)行的可靠性降低。圖9一16是一種組合轉(zhuǎn)子混合勵磁無刷同步電機(jī)。其轉(zhuǎn)子如圖9一17所示，中間為永磁段，兩邊為凸極段，勵磁繞組通過勵磁支架固定在電機(jī)端蓋上，勵磁支架和轉(zhuǎn)子凸極之間存在一附加氣隙。永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通路徑為：永磁N極～氣隙一定子齒～定子扼部～定子齒～氣隙～轉(zhuǎn)子S極～轉(zhuǎn)子扼部～轉(zhuǎn)子N極；勵磁繞組產(chǎn)生的磁通路徑為：端蓋一定子鐵心～氣隙～轉(zhuǎn)子凸極～附加氣隙一端蓋，如圖9一18所示，永磁磁場與電勵磁磁場相互獨(dú)立，沒有藕合。這種結(jié)構(gòu)取消了電刷，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

組合轉(zhuǎn)子混合勵磁發(fā)電機(jī)的共同缺點(diǎn)是：永磁體在定子鐵心內(nèi)產(chǎn)生的氣隙磁密基本不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，磁場交變的頻率升高，鐵耗增加。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍很大時，會導(dǎo)致鐵耗過高。