中文摘要：

混合励磁电机（Hybrid excitation electrical machine, 又称为混合磁路电机）是综合永磁电机和电励磁电机优点的一类新型永磁电机。近年来，一些特殊运行场合对电机提出了起动转矩大、功率密度高、磁场可控及薄型安装的要求，因此，研究轴向磁通混合励磁电机对于提高现有混合励磁电机转子铁心利用率、改善散热性能及简化电机结构具有重要意义。本项目结合磁通切换电机的优点，提出了双转子轴向磁通切换型混合励磁发电机；深入研究新型电机的运行机理，探求该类电机的电磁设计理论，给出电机的最优结构参数；分析电机三维磁场分布规律，精确计算电机电磁参数；建立系统仿真模型，开展系统动态和稳态仿真，研究励磁电流控制策略和双向控制技术；构建以dSPACE为核心的硬件控制系统，搭建试验平台，测试电机动态和稳态性能，为该类电机应用于风力发电、航空电源、汽车牵引和舰船驱动等领域奠定理论和技术基础。

结论摘要：

根据项目任务书，课题组精心安排研究成员，创造性地开展了各项研究工作。课题组在综合分析轴向磁通电机、磁通切换电机和混合励磁电机工作原理基础上，创新性地提出了磁路串联式、部分并联式及完全并联式等多种新颖的磁通切换型混合励磁电机拓扑结构，其综合了混合励磁电机与磁通切换型永磁电机的优点，可广泛应用在恒压发电及恒功率宽范围调速驱动等场合；课题组将综合性能较优的定子分割式双转子轴向磁通切换混合励磁电机选定为本项目研究对象。据此，深入研究了该新型电机的磁通切换原理和磁场调节机理；建立了电机的三维有限元分析结构模型，精确计算了电机的电磁参数，并分析了励磁电流变化时电机三维空载及负载磁场分布规律，获得了电机初始设计方案；绘制了初始电机CAD图纸，并试制了一台样机，搭建了电机本体试验平台，测试了主要包括电机电枢绕组电阻和电感、励磁绕组电阻和电感、空载特性、外特性和调磁特性等试验结果。以提高电机感应电动势为目标，深入研究了该新型电机的优化设计规律，通过采用一定形状系数的永磁体和附加转子齿斜角有效提高了电机感应电动势；根据此方案，试制了第二轮样机，展开了相关试验研究，并与第一轮样机试验结果进行了对比，验证了优化分析理论的有效性。推导了新型电机的动态和稳态数学模型，搭建了新型电机本体及励磁控制系统的仿真平台，分析了系统双向调压励磁控制策略和模糊自适应PI算法，并展开了相关仿真研究。完成了电机数字化励磁控制系统软硬件实验系统，进行了转速和负载突变情况下的实验研究；采用积分分离及模糊自适应PI两种智能控制算法改善了系统动态性能。三年来，发表或录用直接相关学术论文共计15篇，SCI检索1篇，EI检索6篇。其中在IET Electrical Power Applications，电工技术学报， Icems，Intermag等国内外重要核心期刊和国际会议上发表或录用论文8篇。申请或授权专利4项，加工样机2台。培养青年教师3名，硕士研究生4名，郑爱华硕士论文《轴向磁通切换型混合励磁电机分析与设计》获江西理工大学优秀硕士毕业论文，硕士生郑爱华、刁艳美、易靓获国家励志奖学金。按照项目计划书的研究计划要点，本项目的研究内容均已完成，基本达到预期目标，后续研究工作仍将进行。