现有新能源汽车驱动电机多采用永磁同步电机，也有用电励磁同步电机的，比如宝马和法雷奥。新能源驱动电机首选永磁同步电动机的原因主要是其固有的高效能、紧凑设计和高功率密度等特性，可以提高电动汽车的续航里程和减小重量。

但永磁同步电动机应用在新能源汽车上也存在问题，要加入稀土材料，从去年开始就有很多企业着手无稀土电机了，稀土材料是不可生材料，且其价格较贵，在生产可持续性方面还有待商榷。

另一方面永磁电机的磁场难以调节也成为其进一步发展的瓶颈，因为其磁场主要来源于永磁体，一旦磁钢安装完毕，气隙磁场便相对固定，无法根据实际工况做出实时调整。

相比之下，电励磁电机的磁场是由励磁电流控制，具有更好的磁场可控性，可以根据需求方便地调整电机的转速和输出功率。然而，电励磁电机结构较为复杂，制造成本较高，且相较于永磁电机在节能和小型化方面存在一定的局限。

混合励磁电机则是结合了永磁电机和电励磁电机的优点，既保留了永磁电机的高效、高功率密度特性，又能像电励磁电机那样灵活调节磁场强度。

在电动运行时，混合励磁电机表现出强大的启动转矩和宽泛的调速范围；在发电运行时，它具备出色的电压调节能力和变速恒压输出能力。这样的特性使得混合励磁电机特别适合应用于那些需要恒定功率输出、宽范围调速驱动及恒压发电的场合

目前市场上混合励磁电机的种类不多，应用领域受限，因此有必要研发更多种类的混合励磁电机，以拓宽其应用范围，满足目前更多样化的市场需求。

01.

凸极式混合励磁电机（公开号：CN114389422A）

星驱科技的这款专利介绍了一种新型的双凸极式混合励磁电机设计，它融合了永磁励磁和电励磁两种励磁方式，实现了电机气隙磁场的平滑可调，从而拓宽了电机的应用范围和适应性。

这款混合励磁电机主要由第一励磁组件（1）、转子组件（2）、定子组件（3）和第二励磁组件（4）组成。转子组件置于定子组件内部，两端分别装配励磁组件，通过这两个励磁组件提供电励磁。

这其中的转子组件包括：轴向凸极块（20）、电磁转子（22）、两个永磁转子（21）和导磁轭（23）。用双永磁转子配置是为了增强磁场调节能力，另外其电磁转子为环形结构，其外周面上有多个径向凸极（220）。

永磁转子由永磁转子铁芯（210）和插入其中的永磁磁钢（211）组成，铁芯上有定位槽（2101）用于安装轴向凸极块，确保磁场分布均匀并可调。轴向凸极块与径向凸极配合形成双凸极结构，实现电机的永磁励磁和电磁励磁结合，提升电机性能和磁场调控能力。

◎励磁组件：第一励磁组件和第二励磁组件设计在电机端盖上，采用无电刷和滑环的结构，提高了电机的运行可靠性和使用寿命。励磁组件包括导磁环（10）、励磁线圈（11）和支架（13），通过改变励磁线圈中的电流大小和方向来调节电机磁场。

◎定子组件：定子组件由定子铁芯（31）和定子绕组（30）组成，定子内部被划分为两个独立的内腔，电磁转子和永磁转子位于其中一个内腔，而励磁组件的一部分位于另一个内腔，这样设计既保证了电机的空间利用率，又便于电磁励磁的实现。

◎磁路设计：该电机通过精心设计的轴向凸极和径向凸极之间的磁路配合，实现了磁通的有效引导和调控。当励磁线圈通电时，可通过改变电磁转子的磁极极性，实现对主气隙磁场的增磁或减磁作用，从而在不同工况下优化电机性能，特别是在低速时增强输出转矩，在高速时改善运行范围，实现宽调速运行。

◎细节设计：轴向凸极块和导磁轭等部件采用软磁复合材料模压成型，以降低成本并提高高频下的运行效率。电机还通过轴向辅助气隙（5）和第二轴向辅助气隙（6）来完善磁通路径，降低漏磁损失。

通过这样的设计，实现了混合励磁方式，即利用了永磁体产生恒定磁场的同时，又能通过电励磁线圈动态调节磁场强度和分布，从而使得电机在保持高效率、高转矩密度等永磁电机特性之外，还具备更广泛的调速范围和更好的适应性，尤其适用于那些需要恒功率、宽调速范围和高效驱动的场合。

02.

励磁转子结构（公开号：CN116885877A）

另外笔者还发现星驱的一款专为混合励磁电机设计的励磁转子结构，通过优化磁通路径、强化防脱设计、增设轴向键槽与环形槽、合理布置凸筋与磁体安装位置，以及采用隔磁材质，实现了磁场利用率、电机性能和结构强度的提升。

这款励磁转子的基本结构，包括背板、励磁转子铁芯（中环部铁芯、分体部铁芯）和磁体。背板中央设有轴套以安装在电机转轴上，且背板边缘设有防脱凸键。

中环部铁芯套在轴套上，周侧有延伸部铁芯凸出，而分体部铁芯设有防脱凹槽，与背板的防脱凸键相匹配，确保高速旋转时的稳定性。

◎磁场路径优化：磁场通过磁体在分体部铁芯和延伸部铁芯之间传递，设计中确保磁场路径不会直接从一个凸台结构泄漏到另一个，提高了磁场利用率，从而增强电机性能。

◎加强结构：通过增设加强凸键与防脱凸键的配合，进一步强化了转子的结构稳定性，防止高速旋转时分体部铁芯的移动和断裂。

◎细节优化：轴套内部和外部设有轴向凸键与中环部铁芯的键槽配合，增加了安装的稳固性。铁芯端面设置环形槽，以及在铁芯间设置凸筋结构，优化了磁体的安装和磁场分布，同时也提高了结构强度。

◎材料选择：背板和轴套采用隔磁材质，避免磁力泄露，进一步优化电机性能。

这款转子专利有三种技术效果

◎提高磁场利用率：优化的磁通路径设计减少了磁场泄露，提升了电机的工作效率。

◎增强结构强度：通过防脱结构和加强设计，有效解决了高速旋转时的结构稳定性问题。

◎适用性广泛：该设计不仅适用于混合励磁电机，还能用于电动汽车等需要高性能电机的场合，对提升汽车的总体性能和可靠性具有重要意义。

这项励磁转子专利通过创新的结构设计，解决了传统混合励磁电机中励磁转子在高速旋转时可能遇到的结构稳定性问题，同时提高了电机的效率和性能，对新能源汽车领域具有重要的应用价值。

作者：李勇 NE时代新能源