混合励磁起动发电机集永磁起动发电机和电励磁起动发电机为一体,既具有永磁起动发电机输出效率高、功率密度高的优点,又具有电励磁起动发电机气隙磁场调节灵活的特性,充分利用发动机机体与飞轮之间的有限空间,结构紧凑,一机多用,在电动汽车增程器应用领域具有广阔前景。本文提出凸极电磁与永磁复合磁极混合励磁起动发电机拓扑结构,以提高起动发电机输出性能为目标,结合有限元仿真及控制软件,完成起动发电机结构匹配、参数优化、磁热耦合分析、控制技术及实验验证。对起动发电机定子、转子的主磁通路径与漏磁通路径进行分析,建立起动发电机等效磁路模型,推导出起动发电机有效磁通及漏磁系数解析式及气隙磁密表达式,分析其主要参数对气隙磁密的影响规律,通过分层优化与田口法相结合以提高气隙磁密峰值和输出转矩,降低气隙磁密畸变率和转矩脉动为目标进行优化,确定最佳转子参数。以解析法推导感应电动势表达式,分析其主要参数对感应电动势的影响规律,利用响应面法与帕累托最优原则在保证定子槽面积的前提下,以提高感应电动势有效值,降低齿槽转矩为目标,确定最优定子槽参数。建立凸极电磁与永磁复合磁极混合励磁起动发电机有限元模型,研究起动发电机在起动状态下和发电状态下起动发电机的电磁性能与输出性能,并利用电磁热耦合法分析起动发电机额定稳态工况的温度场分布,结果表明起动发电机磁密均匀、输出性能符合要求,主要部件温度分布合理,。搭建混合励磁起动发动机的起动、发电控制仿真系统模型,分析起动发电机起动状态下空载起动与负载起动的响应特性以及发电状态下不同转速时输出电压的稳定性,结果表明混合励磁起动发电机不仅具有较好的输出响应特性,而且具有良好磁场调节特性。根据获取的最优参数试制样机并进行试验,结果表明,起动发电机输出性能良好、输出效率高。