永磁同步发电机以其效率高、体积小、可靠性高等优点,越来越多地被应用到各个领域。但是永磁同步发电机的输出电压很难调节,而车载电源系统要求在负载变化,温度变化的情况下仍能提供稳定的电压,使永磁同步电机的应用受到限制。采用混合励磁结构可以很好地解决这个问题。混合励磁发电机既有永磁体又有励磁绕组,综合了永磁同步发电机与电励磁同步发电机的优点,成为车载发电系统的发展方向之一。首先,本文介绍了单相混合励磁发电机的基本结构与工作原理,根据其磁路特点,建立了电机的等效磁路模型,通过解析法对电机的主要参数进行了计算。以输出电压波形的正弦性为指标,对比了瓦形磁钢、正弦磁钢、正弦绕组三种方案,确定了正弦绕组的方案。采用二维、三维有限元法研究了永磁部分及电励磁部分的磁场分布,得到了电机空载和额定负载下的输出电压波形。其次,为了尽量减小电励磁部分的输出功率,本文对永磁部分的外特性进行了研究。对影响外特性的主要性能参数——电感参数进行了准确计算,之后通过分析得到影响发电机外特性的主要结构参数,再通过仿真与计算,研究了各个参数对电压调整率的影响规律。最后,本文将电机的工作原理与有限元仿真的结果相结合,建立了单相混合励磁发电机的数学模型,并对其动态、稳态性能进行了分析。对电机负载变化以及温度变化时的输出电压和励磁电流进行了数字仿真,仿真结果表明,该混合励磁发电机的设计是合理的,能够很好地满足稳压的要求。本文根据设计指标设计了一台性能优良的单相混合励磁发电机,并通过有限元仿真与Matlab仿真验证了设计的合理性。