混合励磁无刷直流电机的结构及控制策略研究

李优新

（广东工业大学，广东广帅Ｉ

５１０６４３）

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Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１０６４３）

摘要：介绍了一种具有永磁及可调磁两种磁极的电机，

成功地解决了永磁无刷直流电机调磁困难的问题。样机实验

表明调磁作用明显，有效地提高了电机转矩及转速调节范围。

文章详细介绍了该种电机的结构、调磁原理以及控制策略，并

给出了实验结果。

关键词：混合励磁；无刷直流电机；控制策略

中图分类号：ＴＭ３３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４－７０１８（２００３）０３－０００３一帕

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１引言

永磁无刷宜流电机因其结构简单、效率高及调速性

能好而在很多领域有逐步取代传统的有刷直流电机之

势，但不足之处是很难象有刷直流机那样实现恒功率时

的弱磁升速。尽管用增加定子电流直轴分量以产生去磁

电枢反应的办法可以达到部分效果，但由于永磁体对于

外加磁势的磁阻很大，因此这种去磁效果并不理想，反而

使定子绕组的铜损及对于控制器的容量要求大大增加，

降低了电机效率。我们通过在定子上设励磁线圈、转子

上设调磁磁极（铁磁极）的办法研制了一种全新结构的具

有自主核心技术的混合励磁电机，并已获发明专利与实

用新型专利。

２混合励磁电机结构与调磁机理

２．１电机结构

混合励磁无刷直流电机的总体结构如图１所示，同

普通永磁无刷直流电机相比，该电机无论是在定子方面

收稿日期：２００２一１１—２５

基金项目：广东省岛然科学基盘簧齄璜置‘钾蝴）

还是在转子方面都采用了非常独特而巧妙的结构。在其

定子里面，同时集成了两种线圈，一种是普通的定子电枢

绕组；另一种是在定子中间位置沿圆周方向安放的励磁

线圈，在励磁线圈中施加正向或反向的可调节的直流电

流，就可产生不同方向与幅值的励磁磁势，该磁势作用在

特殊设计的转子磁极上就可产生增磁或弱磁的效果从而

达到调磁的目的。另一方面，众所周知，永磁材料的磁阻

很大，励磁线圈产生的励磁磁势要通过它形成磁路很困

难，因此，电机的转子采用常规的永磁转子是不行的，还

得进行专门的设计。为此，混合励磁电机的转子采用了

如图２所示的独特

结构，它在轴向分成

左右两部分，一边是

Ｓ极永磁体与铁磁极

相间安装，另一边是

Ｎ极永磁体与铁磁

极相间安装，且左右

两边的铁磁极错开

一个磁极（图中所示

为三对极转子）。因

此，励磁电流产生的

磁势就可通过铁磁

极形成可调磁通，电

机的气隙磁场就是

出永磁体产生的固

圈１混合励磁电机结构示意图

圈２转子结构示意图

定磁场和可变的励磁磁场综合作用的结果，我们称之为

混合励磁。

２．２调磁机理

当励磁电流／Ｌ＝０时，励磁线圈不产生励磁磁势，此

时，气隙中只有永磁体产生的永磁磁通毒。，图３ａ所示为

将转予与定子沿圆周方向拉直后从轴向（图２的Ａ边向

Ｂ边）观测电机结构示意图。根据磁路磁阻最小的原则，

Ｎ极磁片的磁势沿气隙进入定子硅钢片再经过气隙进入

转子铁磁极再回到永磁体形成磁路并将其圆周方向的相

邻的铁磁极磁化成ｓ极（注意：电机定、转子间的气腺宽

度远远小于磁极之间的宽度，也远远小于励磁线圈槽的

宽度）；两样０爵嘲瓣姆，Ｓ缀瓣纛套将其嘲雕方向的相邻

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３

万方数据