汽车发电机是为汽车上的车载用电设备的主要电力来源。在发动机正常运转时，发电机为所有用电设备（不包括起动机）提供电源[3]。目前，市场上大多数的汽车都是使用这两种类型发电机：电励磁发电机和永磁电机。对这两种类型的发电机的优缺点来说电励磁同步发电机能够通过调节励磁电流的大小和方向来改变磁场的强弱，所以从磁场调节的方面来说这种发电机具有永磁电机所没有的优点[4]。而另一款发电机永磁电机的磁场是由磁钢磁导所决定的基本是不变的，由于稀土永磁体的矫顽力非常高，所以使得永磁发电机中的磁场强度几乎保持恒定，所以磁场强度在调节方面存在极大的困难。同时，永磁材料对工作温度的要求很高一旦温度不符合材料的特性将会影响负载的正常工作，因此，这些因素限制了发电机的发展。当然，与永磁电机同电励磁电机相比，这也具有一定的优点，例如体积小质量轻、能量效率高、结构简单。结合参考文献，考虑到电励磁同步发电机的许多优越性和永磁发电机的优点，尤其是在电压调节方面。所以，本文对车辆用混合励磁发电机进行了研究设计。

本文混合励磁发电机最大的优点就是将永磁发电机和电励磁发电机这两种发电机的各自明显的特点结合起来，与传统的汽车发电机比较，本文设计的混合励磁汽车发电机的突出特点是：

（1）发电机的怠速性能好，使汽车在怠速的情况下也能为汽车上的用电设备提供稳定的电压和电流；

（2）通过调节励磁电流来改变混合励磁发电机的输出电压。

（3）本文设计的混合励磁发电机采用了稀土永磁材料，保证了发电机的比功率能量高，转动力矩更大。

（4）混合励磁电机通过对构造的特殊设计，不断减小发电机在使用过程中的能量损耗，大大提高了发电机的效率[5]。

综上，相比于普通的电机来说，混合励磁电机解决了永磁体产生的励磁磁场不容易被改变导致永磁电机磁场不能被调整的问题。

1.2国内外混合励磁发电机研究现状

1.2.1国内混合励磁发电机发展现状

1.2.2国外混合励磁发电机发展现状

1.3本课题的主要研究任务

就目前来说混合励磁电机的发展和制造水平并不高。本文主要以对混合励磁电机的工作原理、结构设计和一些参数的确定来展开对混合励磁电机的设计研究。具体分为以下几个方面：

（1）本文通过对已知的各种混合励磁电机的工作原理和结构的研究分析，提出了一种混合励磁爪极发电机。由于此种发电机的特殊结构使得它的工作原理与普通电机有所不同，它具有两种相互独立的磁势来源：永磁体和直流励磁绕组。

（2）混合励磁电机对于其他发电机而言，是一种新型的发电机，目前这种发电机的制造技术还没有成熟。本文只是在普通的永磁发电机的基础上结合一些混合励磁电机的特殊原理和结构，从而设计的新型发电机。

（3）设计一台样机，并绘制各零部件的图纸形成一套完整的设计方案，同时在UG上完成零件图的装配。

第二章电机结构和原理

2.1电机总体结构的确定

混合励磁发电机是一种新型的发电机，这种发电机通过两种途径提供磁通：1.永磁体提供的磁通；2.电励磁绕组提供的磁通。本文所要设计的是混合励磁爪极式发电机。这种发电机的定子结构与一般常用的同步发电机的结构是一样的：铁心的材料是硅钢片，励磁绕组是一样的，连接方式采用星型连接[17]。

这种发电机与普通同步发电机不一样的地方就在与它的转子结构。在本文中这款发电机的转子采用钕铁硼永磁材料制成的永磁体和电励磁绕组并联而成的。钕铁硼是有着“磁王”之称的高性能永磁材料，而采用并联式结构则是为了使永磁和电励磁两条磁路互不干扰。