偏磁電機

偏磁電機是磁阻電機的改進。在磁阻電機基礎上，把原有繞組分成直流勵磁型的偏磁繞組和驅動繞組兩部分，偏磁繞組通直流，驅動繞組通交流，就成了偏磁電機。進一步改進就是以永磁替代偏磁繞組的永磁偏磁電機。
磁阻（又稱反應）式電機，按前些年的技術，都以為其效率低、脈振大、噪音高、適用面窄，僅用於步進電機領域。80年代中期，我國哈爾濱工業大學等單位，引進美國人發明的混合式電機替代國產舊式磁阻步進電機。我國80年代後期，在華中理工大學等院校、科研機構推動下，引進美、英等國研究並開發的開關磁阻電機系統，作為全國星火計畫95期間的重點攻關項目。經多年努力，開關磁阻電機理論已相當完善，之所以沒有廣泛套用的原因：
1.是因為現有磁阻電機功率因素低，開關換相困難，驅動電路兼容性差、成本高；
2.是繞組電感隨轉子位置而變化，不能獲得足夠正弦反電勢成分，諧波成份較大；
3.是通電方式不合理，脈動性太強，造成機械振動、噪音較大。
傳統磁阻電機，包括開關磁阻電機，都是用直流脈衝電流驅動的，直流脈衝可用頻譜分析為：直流+基波+3次諧波+5次諧波+……
其中直流成分，保證總磁通始終為單向磁通，是磁阻電機正常工作所必須的。基波成分，相當於交流電機中，產生旋轉磁場的那部分做功能量。三次、五次等高次諧波成分，是造成電機脈振、發熱的有害成分。因此，保留直流成分和基波成分，消除諧波成分，這就是偏磁式磁阻電機（簡稱偏磁電機）的研發思路。
改變繞組結構，將磁阻電機每一個繞組都一分為二，改成兩個獨立繞組，一個為驅動繞組，另一個為偏磁繞組。以三相電機為例，如圖2所示，將各相驅動繞組尾端全部連在一起，並使之空置，首端引出，各為A、B、C端點，相當於三相交流電機的星形接法。各相偏磁繞組首、尾串聯，引出X、Y兩端點。偏磁繞組的這種接法很類似於三相交流電機里的三角形接法，故也稱之為角形聯接。總之可簡稱為“星--角”聯接法。
經上述改進後的電機，稱為偏磁式磁阻電機，簡稱偏磁電機。所謂“偏磁”，既可用錄音磁頭偏磁原理解釋，也可用“先均布磁場，後偏移其分布”來理解。偏磁電機採用直接偏磁，偏磁與驅動共用磁路，互相影響，互相干擾，只有靠外電路巧妙的連線，才使干擾與影響基本消除。“星－角”連線法，僅是其中的一種可行方案。
還有一種比較有實用意義的“極偶反接”法。所謂“極偶”指定子每相的磁極數必須是偶數，“反接”則是每偶數磁極串聯繞組中，必須有半數偏磁與驅動繞組相對極性反向連線（其餘同向連線稱“正接”），正、反接繞組所在磁極間距180度電角。
極偶反接，是把兩相星角聯接電機直接並為一相後，加以定義、推廣形成的一種偶數相電機的並相聯接。如果說星角聯接是從相繞組外部聯接關係上來消除偏磁與驅動繞組間相互干擾，極偶反接則是從每相內部去消除相互干擾的方法，因此極偶反接使相間聯接方式更加靈活。
以上所述勵磁偏磁電機美中不足的是，偏磁繞組必須消耗一定能量。上述幾種偏磁式磁阻電機，偏磁的產生可由永磁體直接串在極齒中擔任。最簡單的永磁偏磁電機只要把定子的每個極齒製作得短一點,在極齒上直接貼上上一片永磁鋼（充磁方向與偏磁方向相同），取消掉偏磁繞組就可以了。當然也可以把把磁鋼想辦法鑲、嵌、放進鐵芯中去，替代偏磁繞組。
廣泛流行的磁路混合式磁阻電機和雙凸極磁阻電機也分別都是偏磁電機的一種，只是其當時的設計思路不清析，沒有建立偏磁理論，只認為是偶然的巧合，以致失去系統的拓樸分析，少了很多系列化的種類。
偏磁電機是磁阻電機的改進，有廣闊的套用前景。其驅動方法可以參照直流無刷電機的自控式驅動方式組成開關偏磁電機系統，也可參照變頻驅動的它控式驅動方式組成變頻偏磁電機系統。開關偏磁電機系統適用於較高速的中、小、微型電機，變頻偏磁電機系統更適用於小、中、重型電機套用場合。