混合励磁同步发电机综合了传统永磁同步发电机和电励磁同步发电机的优点,具有广阔的应用前景。本文针对一台混合励磁同步发电机的转子永磁磁极和铁磁磁极的排列方式、最小求解区域、设计及其性能计算与实验进行了研究。提出了一种永磁磁极和铁磁磁极共存的混合磁极式永磁同步发电机,且转子上布置了两套励磁绕组,分别为运行励磁绕组和灭磁励磁绕组。分析了该类混合励磁发电机气隙磁场调节原理,以及转子永磁磁极和铁磁磁极两种排列方式的结构特点,给出了其转子磁导和磁动势的表达式,得到了其谐波含量。以电磁场计算的周期性和半周期性边界条件为基础,从气隙磁通密度的角度,推导并分析了该类混合励磁发电机定、转子侧气隙磁通密度谐波次数特点,得到了定、转子侧分别以磁极数表示的单元电机及其电磁场最小求解区域,可以大大减小计算量。通过对整个电机和最小求解区域的电感参数、铁芯损耗、转矩和电压波形的计算和对比,同时结合2台混合磁极式永磁同步电机样机的测试结果,验证了理论分析的正确性。针对混合励磁发电机的主要尺寸、永磁磁极和铁磁磁极的配比、永磁体,以及运行励磁绕组和灭磁励磁绕组等主要参数进行了设计,计算并分析了气隙长度和永磁体充磁方向的厚度对电机性能的影响,得到了一种混合励磁发电机设计方案。研制了一台混合励磁发电机样机,搭建了混合励磁发电机样机测试平台。针对该样机的气隙磁场调节特性、空载特性、外特性和调整特性等性能进行了计算和实验测试,计算结果和实验结果吻合较好,验证了该混合励磁发电机方案的可行性。