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摘 要：混合励磁磁通切换型电机（hybrid excited switching flux machine，HESFM）不仅运行高效稳定，而且可通过励磁电流调节气隙磁场。与电励磁磁通切换型电机相比，具有更高的转矩密度。建立12/14 HESFM等效磁路模型并利用有限元仿真结果验证。
关键词：混合励磁；磁通切换型电机；等效磁路模型
1 HESFM的电机结构
图1三相混合励磁磁通切换型电机的结构图。电机为双凸极结构，转子即无永磁体又无励磁绕组，而定子放入电励磁绕组，永磁体充磁方向切向交错放置在定子极。导磁桥为电励磁提供并联磁分路。
2 等效磁路模型
对12/14 HESFM，假定电机结构完全对称，忽略边缘效应和端部漏磁，只需建立电机1/4磁路模型。以A1绕组为例，将定转子极中心线对齐当做起始位置，顺时针转动经过1/4电周期，绕组磁链达到正向峰值，相应等效磁路模型如图2所示。
由于转子齿数增多，在磁链峰值位置出现一个定子齿与2个转子齿重合的情况，因此B、C两极增加了2个磁阻，如图2中椭圆所示。
3 有限元验证
根据表1中A相正向磁链峰值估算值和空载反电势峰值估算值，以nNr/60为工作频率，利用三角函数构造磁路估算结果的波形。图3为用余弦函数构造的A相磁链估算波形和有限元仿真波形。图4为用正弦函数构造的A相空载反电势的估算波形和有限元仿真波形。
综上所述，12/14 HESFM的A相绕组磁链峰值和空载反电势的有限元仿真波形和磁路估算波形变化趋势基本一致，估算值和仿真值的误差在5%左右，验证12/14 HESFM等效磁路模型的有效性。
4 结论
本文结合磁路法和磁网络法的思路，建立12/14 HESFM的等效磁路模型，通过对电磁性能的分析和有限元仿真结果对比，验证磁路模型的合理性和有效性。
参考文献：
[1]赵朝会，李遂亮，严仰光. 混合励磁电机的研究现状及进展[J].河南农业大学学报，2004，（04）：461-466.
[2]朱孝勇，程明，赵文祥，等. 混合励磁電机技术综述与发展展望[J].电工技术学报，2008，（01）：30-39.
[3]刘瑞芳.基于电磁场数值计算的永磁电机性能分析方法研究[D].东南大学，2002.
[4]许泽刚，谢少军，许津铭.12/10极混合励磁磁通切换电机的快速设计[J].电机与控制学报，2013，17（03）：76-83.
[5] W. Hua， G. Zhang， M. Cheng . et al， “Electromagnetic performance analysis of hybrid-excited flux-switching machines by a nonlinear magnetic network Model，” in IEEE Transactions on Magnetics， vol. 47， no. 10， pp. 3216-3219， Oct. 2011.
[6]徐妲，林明耀，付兴贺，等.混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性[J].电工技术学报，2015，30（02）：58-63.
[7]曹光华，王晨，章超，等. 定子永磁型轴向磁通切换混合励磁电机优化分析[J].机械设计，2017，34（05）：105-112.
作者简介：刘建（1992-），男，硕士，电机电器及其控制技术；刘旭（1984-），男 ，博士、教授、博士生导师，主要从事新型电机及其控制方面研究；刘福贵（1972-），男，博士、教授、博士生导师，主要从事工程电磁场与磁技术方面的研究。
关键词：混合励磁；磁通切换型电机；等效磁路模型
1 HESFM的电机结构
图1三相混合励磁磁通切换型电机的结构图。电机为双凸极结构，转子即无永磁体又无励磁绕组，而定子放入电励磁绕组，永磁体充磁方向切向交错放置在定子极。导磁桥为电励磁提供并联磁分路。
2 等效磁路模型
对12/14 HESFM，假定电机结构完全对称，忽略边缘效应和端部漏磁，只需建立电机1/4磁路模型。以A1绕组为例，将定转子极中心线对齐当做起始位置，顺时针转动经过1/4电周期，绕组磁链达到正向峰值，相应等效磁路模型如图2所示。
由于转子齿数增多，在磁链峰值位置出现一个定子齿与2个转子齿重合的情况，因此B、C两极增加了2个磁阻，如图2中椭圆所示。
3 有限元验证
根据表1中A相正向磁链峰值估算值和空载反电势峰值估算值，以nNr/60为工作频率，利用三角函数构造磁路估算结果的波形。图3为用余弦函数构造的A相磁链估算波形和有限元仿真波形。图4为用正弦函数构造的A相空载反电势的估算波形和有限元仿真波形。
综上所述，12/14 HESFM的A相绕组磁链峰值和空载反电势的有限元仿真波形和磁路估算波形变化趋势基本一致，估算值和仿真值的误差在5%左右，验证12/14 HESFM等效磁路模型的有效性。
4 结论
本文结合磁路法和磁网络法的思路，建立12/14 HESFM的等效磁路模型，通过对电磁性能的分析和有限元仿真结果对比，验证磁路模型的合理性和有效性。
参考文献：
[1]赵朝会，李遂亮，严仰光. 混合励磁电机的研究现状及进展[J].河南农业大学学报，2004，（04）：461-466.
[2]朱孝勇，程明，赵文祥，等. 混合励磁電机技术综述与发展展望[J].电工技术学报，2008，（01）：30-39.
[3]刘瑞芳.基于电磁场数值计算的永磁电机性能分析方法研究[D].东南大学，2002.
[4]许泽刚，谢少军，许津铭.12/10极混合励磁磁通切换电机的快速设计[J].电机与控制学报，2013，17（03）：76-83.
[5] W. Hua， G. Zhang， M. Cheng . et al， “Electromagnetic performance analysis of hybrid-excited flux-switching machines by a nonlinear magnetic network Model，” in IEEE Transactions on Magnetics， vol. 47， no. 10， pp. 3216-3219， Oct. 2011.
[6]徐妲，林明耀，付兴贺，等.混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性[J].电工技术学报，2015，30（02）：58-63.
[7]曹光华，王晨，章超，等. 定子永磁型轴向磁通切换混合励磁电机优化分析[J].机械设计，2017，34（05）：105-112.
作者简介：刘建（1992-），男，硕士，电机电器及其控制技术；刘旭（1984-），男 ，博士、教授、博士生导师，主要从事新型电机及其控制方面研究；刘福贵（1972-），男，博士、教授、博士生导师，主要从事工程电磁场与磁技术方面的研究。