新型差混磁化零刷流体电机的解析及预设
调磁线圈产生的磁场从电机端部向中心是逐渐衰减的，为使调磁线圈产生的磁通在电
长度内分布大致均匀，电机长度不宜过长，且电机两侧都安装调磁线圈，调磁线圈
的数目同永磁体的数目［
5］。为了减小电机漏磁，电机端盖和外壳均采用非导磁材料加工
而成。
磁场调节原理电机中存在着两种可认为相互独立的磁路，但实际上气隙磁场只能以合
成磁场的方式出现，调节调磁线圈电流的大小和方向就可以改变气隙磁场强度。当励磁电流
if＝0 时，励磁绕组不产生励磁磁势，气隙中只有永磁体产生的永磁磁通，这时相当于双凸
极永磁电机，具有较高的运行效率；当调磁磁通与永磁磁通在气隙中的方向相同，磁场相
互叠加，气隙中的磁通增大，电机获得较大的运行转矩；相反，当调磁磁通与永磁磁通在
气隙中的方向相反，气隙中的磁通减小，使电机可以在高速下运行。
在本电机中，永磁体和调磁线圈磁场磁路互不相同，调磁线圈磁场磁路如所示。其主要
通路为：调磁线圈磁极
N 极（或 S 极，取决于电流方向）→调磁磁极极靴→定子纯铁→定
子硅钢片
→定子齿部→径向气隙→转子齿部→转子硅钢片→转子纯铁→轴向气隙→导磁磁
极
→侧面导磁钢板→调磁磁极 S 极（或 N 极）。
这样，调磁磁场并不经过磁阻很大的永磁体，因而调磁磁场不会导致永磁体的退磁，
且可以用较小的励磁磁势达到需要的磁场调节效果。永磁体磁路与
DSPM 电机磁路类似
［
6］，其主要通路为：永磁体 N 极→定子轭部→定子齿部→径向气隙→转子齿部→转子
轭部
→转子齿部→径向气隙→定子齿部→定子轭部→永磁体 S 极。
电机运行原理由电磁感应定律和回路定律，定子绕组的端电压等于电阻压降和由磁链
变化而产生的感应电势之和。当调磁电流不变时，则各相的电压方程为（以
A 相为例）Ua
＝
Raia＋dΨraddt＋2dΨaxdt（1）式中"rad 和"ax 分别为绕组径向磁路的磁链轴向磁路的磁链。
为简化分析，假设：（
1）所有绕组的电感仅是转子位置角的函数，而与电流大小无关；
（
2）忽略电枢反应对永磁体的影响。由式（1）～（3），考虑仅 A 相导通时的情况，有 Ua
＝
Raia＋（Laa＋2L′aa）diadt＋wdΨmad$＋ia（wdLaad$＋2wdL′aad$）＋2wifdLafd$（4）
式中：
Raia 为电阻压降；（Laa＋2L′aa）diadt 为变压器电动势；其余项为运动电势，其中
ia（wdLaad$＋2w
dL′aad$）是由磁路磁阻变化引起的，wdΨmad$是由永磁磁链变化产生的，是电机电动
势的主要部分；
2wifdLafd$是由轴向调磁绕组磁链变化产生的，从式（4）中可知，改变调
磁电流的大小和方向使得能够调节发电机的端电压。
磁场分析由于双凸极类电机定、转子齿部的深度磁饱和［
7］，齿和槽的边缘效应明显，
永磁磁场、调磁磁场及其电枢反应磁场相互之间的耦合作用，通常的磁路分析法求解比较繁
琐。本文对电机的径向和轴向
2 个截面分别用二维有限元法进行分析，并作如下假设：1）
铁芯的
B－H 特性是单值的，即忽略磁滞的影响；2）忽略铁芯中的涡流损耗；3）电机内
磁场沿轴向恒定，即不考虑边缘效应［
8］。
永磁体的磁通大部分通过定、转子齿而闭合，如
a 所示，在电机的定、转子重合处，齿
部磁密都很高，在齿尖处存在明显的局部饱和；电枢反应磁通的大部分经由同一磁极的相
邻齿闭合，只有很小的一部分经过永磁体闭合，如
b 所示，这样可以认为电枢反应磁场对
永磁体磁场的影响不大，因此与传统的永磁电机相比，该型电机具有较强的抗电枢反应去
磁能力；
c 为合成磁场分布；d 可以看到，调磁磁场从铁芯叠片边缘到中间是逐渐衰减的，
为保证中间部分的磁密大小，电机的轴向不宜过长。
静态特性电枢绕组的磁链、反电势和电感等静态特性是双凸极类
设计、分析和控