由于人们对汽车安全性和舒适性的要求越来越高,使得汽车上电子控制装置和用电设备增加,耗电量增多,发电机长处在这种超负荷状态下工作,降低使用寿命;此外,道路上的车辆越来越多,以致交通堵塞,车辆会频繁起动、且长时间处于低速状态行驶,从而使蓄电池放电量较大,不能输出额定的电压和功率。为解决这些问题,就需要采用功率高、型号大的发电机,但这样不仅增加制造成本,而且车内空间有限,使发动机在安装、维修上不方便。因此,在不减少输出功率情况下,缩小其体积;或在原有体积下,研制更高功率的发电机将成为汽车领域的重要研究方向。本文研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机,该电机气隙磁场由形成并联关系的电励磁磁场与永磁磁场共同提供,永磁体易可逆退磁,且采用无刷结构,故障率低。与传统的电励磁爪极发电机相比,具有功率密度高、低速性能好、励磁损耗小的优点;与永磁式爪极发电机相比,具有气隙磁场可调节的优点。利用JMAG三维电磁场有限元软件以及通过性能测试试验,重点分析和计算了并联式混合励磁无刷爪极发电机的结构特点、不同励磁电流下的磁场调节特性、空载特性、负载特性、定子铁耗、转子涡流损耗以及不同结构参数下的空载漏磁系数等,与相同结构参数的电励磁无刷爪极发电机相比,发现混合励磁无刷爪极发电机能产生更高的气隙磁通密度和感应电动势;在产生同样大小气隙平均磁通密度的情况下,所通入的励磁电流比电励磁无刷爪极发电机要小很多,有效降低了发电机的励磁损耗;改变励磁电流,既可以增强气隙磁场,又可以减弱气隙磁场,使气隙磁场能在大范围内调节,解决了永磁式爪极发电机磁场无法调节的缺点。最后设计正交试验、基于支持向量机(SVM)非参数建模以及采用粒子群优化算法(PSO)对混合励磁无刷爪极发电机进行结构优化。