混合励磁同步电机发展现状及应用前景分析

摘 要：近年来，随着科学技术快速的进步，人们对电力的需求也在逐渐的增多，以往发电厂内使用的电励磁同步电机和永磁同步电机所发出的电能已经不能够满足现在人们对电能的需要。文章主要对混合励磁同步电机的分类以及发展现状进行简要的介绍，并对混合励磁同步电机的工作原理进行简要的分析，以及HESM电机的发展方向和应用前景进行讨论，希望能够促进我国混合励磁同步电机的发展，加大其在发电厂中的应用，提高我国的发电量。

关键词：混合励磁；同步电机；发展现状；应用前景分析

目前永磁同步电机是在我国的各行各业中使用的最广泛的发电设备，因为永磁同步电机的结构比较简单，而且工作效率较高，在工业生产中使用的较为方便，但是，永磁同步电机在使用中存在许多的问题，比如说永磁同步电机在工作时不能够很好的控制励磁，使其存在一定的风险，这些问题的存在严重阻碍了永磁同步电机的发展，为了更好的为工业发电，我国加大了对混合励磁同步电机的研究力度，混合励磁同步电机是近年来新提出的电机结构形式，其特殊的结构组成使其即拥有永磁同步电机的高效率和结构简单的优点，又解决了永磁同步电机在使用中存在的问题，因此，混合励磁同步电机的概念一经推出就得到了广泛的应用，因此，文章主要对混合励磁同步电机的分类以及发展现状进行简要的介绍，并对混合励磁同步电机的工作原理进行简要的分析，以及HESM电机的发展方向和应用前景进行讨论，希望能够促进我国混合励磁同步电机的发展，加大其在发电厂中的应用，提高我国的发电量。

1 混合励磁同步电机的分类及发展现状

1.1 爪极电励磁永磁同步电机。混合励磁同步电机自从上世纪八十年代被科学家提出以来，已经经过了多年的研究应用，因此，混合励磁同步电机已经被研发出了许多的种类，其中爪极电励磁同步电机是混合励磁同步电机的分类之一。爪极电励磁同步电机是在最原始的永磁同步电机的基础上进行的研究，将爪极结构与永磁同步电机的电励磁结构相结合，得出最新型的电励磁结构，在爪极电励磁同步电机的工作过程中电励磁绕组通过不断的旋转而产生电力，产生的电力通过一系列的结构并通过爪极磁极的引导而输出到永磁体上，从而将电能传导而出，励磁绕组产生的磁势增强或减弱气隙磁通。在这种结构中，两种磁势是并联关系，励磁绕组放置在定子上，省去了滑环、电刷。但它的电励磁部分为爪极结构，附加气隙多，磁路长，漏磁大，永磁磁路和电励磁磁路耦合较强。电励磁的磁通路径中既存在轴向磁路，又存在径向磁路，因此在这种结构中，电机不宜细长。我国在进行爪极电励磁同步电机的研究时，根据我国的具体的实际需求，对混合励磁同步电机的结构进行了适当的修改，在爪极电励磁同步电机中添加了隔磁环结构，将电励磁和永磁的结构分隔开，保证了爪极电励磁同步电机的稳定性。

1.2 顺极式混合励磁同步电机。顺极式混合励磁同步电机也是混合励磁同步电机的一种，是由一个科学家提出的一种新型的混合励磁同步电机的结构形式，由于顺极式混合励磁同步电机在结构上的独特性以及应用中的优点，各国的科学家都对顺极式混合励磁同步电机的结构进行了研究，在顺极式混合励磁同步电机中的定子电枢绕组与其他种类的混合励磁同步电机不同，是三相对称绕组，但是，随着时代的发展，许多科学家都对顺极式混合励磁同步电机的结构提出了新的见解，美国的科学家认为顺极式混合励磁同步电机的结构应该由二个环形定子铁心、二个盘式转子和一个直流励磁绕组构成，只有这样才能够最大程度的保证混合励磁同步电机的稳定性。

1.3 混合励磁爪极电机。混合励磁爪极电机也是混合励磁同步电机的一种，混合励磁爪极电机的结构与其他的混合励磁同步电机有很大的不同，混合励磁爪极电机主要由定子、转子爪极、转子磁轭、永磁体和励磁绕组组成。而且励磁绕组是一个环形的线圈，这样的结构使得混合励磁爪极电机的发电更为稳定，但是，混合励磁爪极电机在应用中存在许多其他混合励磁同步电机没有的缺点，就是在应用中存在轴向磁路、漏磁大的问题，一旦混合励磁爪极电机在运行中存在漏磁的问题，那么磁力就不能够全部转化为电能，那么混合励磁爪极电机的工作效率就会降低，不符合当前人们对混合励磁同步电机的需求。

1.4 组合转子混合励磁电机。组合转子混合励磁电机也是混合励磁同步电机的结构之一，也是最新型的混合励磁同步电机结构，组合转子混合励磁电机在提出时全球的科学技术已经得到了很大的发展，因此，组合转子混合励磁电机采用普通交流电机定子，转子则由ALA转子和表贴式永磁转子两部分组合构成。在这种结构中，永磁通和“弱磁”磁通各自具有不同的物理磁路，“弱磁”表现为一种合成的效果，在定子铁心的硅钢片中，并不存在真正的磁场削弱。但是在组合转子混合励磁电机的应用中仍然存在许多的问题，比如说组合转子混合励磁电机的铁磁损耗较大，而且电机使用的时间越长损耗越大，因此组合转子混合励磁电机不能够长久的使用。

2 混合励磁同步电机的工作原理

混合励磁同步电机的工作原理较为简单，就是物理学中最基础的磁生电原理，混合励磁同步电机利用不同的励磁线圈产生的磁场进行发电，从而供给大型的工厂，混合励磁同步电机两个磁势源，一个是永磁体，一个是直流励磁绕组，在混合励磁同步电机的工作过程中，直流励磁绕组通过不断的旋转产生磁力，并通过混合励磁同步电机中的通路传递给永磁体，从而产生电能。同时还可以通过调节励磁电流的大小和方向，即可使得气隙磁通发生变化，达到调磁的目的，从而使混合励磁同步电机能够输出最符合人们需求的电能强度，满足人们的需求。

3 HESM电机的发展方向

混合励磁同步电机由于符合人们的根本需求，因此，许多国家都加大了对混合励磁同步电机的研究力度，以至于混合励磁同步电机近年来得到了很大的发展，但是，随着时代的发展，人们的需求也在不断的变化，只有让混合励磁同步电机的发展方向时刻紧跟市场的需求，才能够更好的促进混合励磁同步电机的发展。近年来随着能源危机的逐渐加剧，如何减少能源的损耗，做到绿色环保已经成为各行各业的发展方向，混合励磁同步电机也不例外，只有不断的降低混合励磁同步电机在工作中的损耗，提高混合励磁同步电机的工作效率，才能够更好的促进混合励磁同步电机的发展。

4 HESM电机的应用前景

混合励磁同步电机的研究利用很好的解决了永磁同步电机中存在的问题，提高了混合励磁同步电机的工作效率，因此，混合励磁同步电机的应用前景非常的广阔，在混合励磁同步电机未来的应用发展中，可以扩大混合励磁同步电机的应用范围，使混合励磁同步电机更加的大众化，促进混合励磁同步电机的发展。

5 结语

综上所述，目前我国混合励磁同步电机的未来的应用前景非常的广阔，如果能够提高混合励磁同步电机的工作效率，降低工作的损耗，那么混合励磁同步电机的未来将会发展的更好。

参考文献

[1] 张宏杰，郑宝才，吴延忠，赵丹群，唐任远；孟小利，庞相涛，王慧贞，严仰光，卓忠疆，邱培基，任义友.综合矢量法在旋转电机坐标变换中的应用──兼论电磁减速式同步电动机起动的一些问题[J].福州大学学报（自然科学版），1980（01）.

[2] 赵朝会，郭环球，杨宁，严仰光，李优新，王鸿贵，何鸿肃，刘方铭，姚震，刘靖，刘念，王海田，党晓强.基于模糊神经网络的同步发电机转子匝间短路预测[A].四川省电工技术学会电机、电测专业委员会2012年学术年会论文集[C].2012.