的铁磁极磁化成Ｎ极。在此情况下，电机工作于普通永

磁无刷直流电机的工作状态，只是其气隙磁通只有同等

规格的永磁电机（电机参数完全相同，转子磁极全是永磁

材料）的一半。

当在励磁线圈上施加如图３ｂ所示方向的励磁电流

，Ｉ时（定义为，Ｉ．的正方向），则励磁电流产生的磁势将沿

着Ａ边定子轭硅钢片一空气隙一转子Ａ边的铁磁极一转

子铁心一Ｂ边的铁磁极一空气隙一Ｂ边定子轭硅钢片一

机壳一Ａ边定子轭硅钢片这样一条磁路形成磁通（参见

图１、图２），而永磁极由于对外加磁势的磁阻很大，励磁

磁势无法通过它形成有效磁路。这样永磁极上的磁通将

基本维持中，不变，而铁磁极上的磁通将在原毋，的基础

上将叠加一个励磁

磁通中Ｌ（见图３ｂ），

这两路磁通方向一

致，在铁磁极上以合

成磁场的方式出现，

合成磁通中＝中。＋

中Ｉ．，从而达到增磁的

效果。当励磁电流

，ｌ＜０时，励磁线圈

在铁磁极上产生的

励磁磁通中Ｌ的方向

将与圣。相反，如图

３ｂ所示，铁磁极上的

合成磁通中＝咖。一

西Ｉ，因此达到了弱磁

的目的。通过调整

励磁电流的方向与

大小，可在一定范围

内改变增磁与弱磁

的效果。但需要注

意以下两点：

（ｃ）弱磁时的磁通组成示意圈

（１）当采用的永

圈３

磁片较厚、空气隙较小时，铁磁极上的磁场可能趋于饱

和，从而使增磁范围变得很小、效果变弱，但会使弱磁效

果与范围增大。

（２）永磁体足够厚时可以不考虑励磁磁势对永磁磁

势的影响。但当永磁体较薄、永磁磁势不够大时，励磁磁

势在调节铁磁极的磁通时，可能会对永磁磁极的磁通也

造成影响，并且在铁磁极中为增磁时的励磁磁势对永磁

极则为去磁作用，所以，增磁作用也将被严重削弱。

因此，根据设计目标精确计算与选择永磁片的厚度

与强度、确定合适的气隙宽度是保证系统成功的关键。

３控制策略研究

对电机采用混合励磁策略的目的不外乎两方面：一

是使电机在低速时（额定转速以下，黼避非电藏过藏的

４

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方式就可产生比额定值更大的转矩（而普通的永磁电机

在额定转速以下只能实现恒转矩调速），二是通过弱磁实

现恒功率时远远超过额定转速的高速度，这也是普通的

永磁电机难以达到的工作状态。因此，如何根据负载的

状态变化自动实现增磁、永磁（励磁电流为零）、弱磁之间

的无扰动衔接，如何确定每一种运行状态的条件、判断最

优控制方案是控制策略所要解决的问题。总的来说，就

是要实现调磁、调速与调压之间的动态最优化控制。

从混合励磁电机的结构及调磁原理可知，在气隙磁

场不饱和的前提下，转子每极总磁通为：

西＝中Ｙ＋中Ｌ

（１）

上式中：中。为永磁体产生的磁通，士Ｌ为外加励磁磁通。

电机的转矩为：

Ｔ＝ＫＴ中，Ｄ

（２）

式中：研为与电机结构、参数及连接方法有关的常数，，Ｄ

为定子电流。

将式（１）代人式（２）得：

Ｔ＝珞虮ＩＤ＋研中ＬＩＤ

（３）

由上式可看出，混合励磁电机的力矩由两部分组成，第一

部分是由永磁磁通中，及定子电流，Ｄ作用产生，可定义

为Ｌ，即：

ｈ＝坼虮，Ｄ

（４）

当，Ｄ等于额定电流，ｅ时，定义此时的ｈ为电机的额定

力矩ｔ。即：

Ｌ＝蜥西Ｙ，ｅ

（５）

式（３）中的第二部分是由励磁磁通吼及定子电流，Ｄ作

用产生的力矩，可定义为ｎ，即：

ＴＬ＝瞄吼ＩＤ

（６）

由于励磁磁通完全由励磁电流产生，所以巩实际是由励

磁电流屯及定子电流如作用产生。同样，可得到混合励

磁电机的反电势计算公式为：

Ｅ＝Ｋｅ币ｎ＝Ｋ审Ｙｎ＋Ｋｅ中Ｌｎ

（７）

式中：也为与电机结构及参数有关的常数，ｎ为电机转

速。因此反电势同样可理解成两部分组成：一部分由定

子绕组切割永磁通币，产生，另一部分为切割励磁磁通

士Ｉ．产生。设控制器输出到电机定子绕组上的端电压为

Ｕ、定子绕组内阻为ｒ，则无刷直流电机的电压平衡方程：

Ｕ＝Ｅ＋，Ｄｒ—Ｅ＝Ｋｅ（币Ｙ＋庐Ｌ）ｎ

（８）

Ｋｅ（垂Ｙ＋中Ｌ）

（９）

定义当控制器的电压输出为额定电压以、电流为额定值

Ｌ、励磁磁通吼为零时（励磁电流为零）的转速为混合励

磁电机的额定转速ｎ。，即：

１

ｒ，

ｎｅ

２乏。毒

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因此，以混合励磁电机的两个关键参数Ｌ及ｎ。作为边

界条件，将其工柞状态捌分为以下几种情况加以分析：

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