爪极电机作为一种被广泛应用于多种领域,譬如应用在汽车工业领域和航空宇航领域的电机。其结构简单、体积小、制造简单、输出性能好,加上成本低,因此当今汽车的发电机多数采用爪极电机结构,但由于爪极电机的特殊结构,使得爪极电机的峰值效率通常在65%以下,爪极电机方案多运用在发电机领域。传统爪极电机存在的问题主要集中有效磁通密度低,气隙调节较为困难等方面。结合电励磁类和永磁类电机的优缺点,提出将电励磁和永磁进行结合,形成混合励磁方式,既可以实现电机气隙磁场的可调节性,也可以降低电机产生的电励磁损耗,提高电机的效率。传统绕组是由圆形的铜线在定子上缠绕多匝而成,铜线在槽中紧紧靠在一起,但是由于圆线铜线的形状的特殊性,使得即使绕组靠的再近也会留有空隙。加上空气的散热能力比较弱,使得定子绕组温升较快,温度较高。当电机处于高速情况下,会对电机产生不良影响,例如永磁类电机的永磁体永久性退磁。因此,基于混合励磁爪极电机的研究,本文提出一种,既不破坏电机转子本身的整体性,保证电机转子的结构强度,也通过新结构保证永磁体的结构强度,能够使新转子适应各种不同转速工况条件的新型混合励磁爪极电机及其改进型混合励磁爪极电机。并通过尺寸优化的方式得到电机尺寸最优值。改进型混合励磁爪极电机在此基础上于极间增加永磁体实现双并联混合励磁。另外,新结构通过特殊结构的设计,在保证强度的同时提高电机整体空间的利用率,特别是电机端部绕组空间的利用率,进一步提高爪极电机的转矩密度。同时,将传统圆线绕组替换成扁线式定子绕组,优化定子绕组的绕线工艺,在降低电机端部绕组长度情况下,提高电机定子槽满率和电机散热能力。同时,运用三维有限元软件对新型爪极电机进行仿真分析,得出新型混合励磁爪极电机在空载状况和负载状况下的气隙磁密云图、磁力线云图、气隙磁密波形图、感应电压等相关云图与参数变化图,并根据电机的结构特点选取电机转子和定子的主要结构参数进行优化对比,最终得出新型混合励磁爪极电机的整体结构参数。此外,根据新型爪极电机的不足,进一步提出改进型爪极电机,分析其结构特点与磁路特点,并对主要参数进行优化分析。最后,将改进型爪极电机、新型爪极电机和传统爪极电机进行对比分析,得出新型爪极电机的磁链有效值,感应电压有效值,平均气隙磁密以及机械结构特性都优于传统爪极电机,而改进型爪极电机各项参数比新型爪极电机和传统爪极电机都高。