偏磁电机的推理与探讨

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1、偏磁电机的推理与探讨朱正风FromSydney(Australia)AbstractInthispaper,itisbediscoursedthatthedevelopaboutthetheory,characteristicsandthemainstructureoftheBiasMagnetReluctanceMotor(BMRM).Itisalongwithintroducedtherelationbetweenthedoublysalientpostpermanentmagnetreluctancemotorandthehybrid-magnetic-

2、circuitmotorandtheBMRMside.Thearticlealsomentionedthecomplementarymagneticoftheanti-biasmagneticcoggingandthemainbiasmagneticcircuit,andfinallytoatypicalasasinglesalientpostandpasteslicepermanentmagnetBMRM.摘要本文论述了偏磁电机的推演原理、特点和主要结构，并附带介绍了双凸极永磁磁阻电机和混合磁路电机与偏磁电机间关系。文中还提到了齿槽反偏磁与主磁路偏磁的互补，

3、最后以一种单凸极永磁贴片偏磁电机作为两种偏磁配合的典型代表。一、磁阻电机分析图1以三相磁阻电机为例，(b)为标准电路，(a)为驱动电流波形。低速时，电机电流相当于矩形波。矩形波可用频谱分析为：直流+基波+3次谐波+5次谐波＋………………(1)式（1）中直流成分，保证总磁通始终为单向磁通，是磁阻电机正常工作所必须的。基波成分，相当于交流电机中，产生旋转磁场的那部分做工能量。三次、五次等高次谐波成分，是造成电机脉振、发热的有害成分。因此，保留直流成分和基波成分，选择绕组形式消除谐波成分，磁阻电机性能便能产生质的飞跃。10二、星-角联接偏磁电机改变绕组结构，将磁阻电

4、机每一个绕组都一分为二，改成两个独立绕组，一个为驱动绕组，另一个为偏磁绕组。以三相电机为例，如图2所示，将各相驱动绕组尾端全部连在一起，并使之空置，首端引出，各为A、B、C端点，相当于三相交流电机的星形接法。各相偏磁绕组首、尾串联，引出Ｘ、Ｙ两端点。偏磁绕组的这种接法很类似于三相交流电机里的三角形接法，故也称之为角形联接。总之可简称为“星--角”联接法。经上述改进后的电机，称为偏磁式磁阻电机，简称偏磁电机。所谓“偏磁”，既可用录音磁头偏磁原理解释，也可用“先均布磁场，后偏移其分布”来理解。三、驱动分析若新绕组匝数等于原绕组，偏磁绕组与驱动绕组可采用串联接法如图

5、3所示。图中开关为电子开关，可以是可控硅、IGBT、功率三极管、FET等。如果图3所示Icc是一恒流源电源，可画出上述三相12拍通电的电流波形图，如图4所示。10偏磁电机的反电势能加强阻尼效果，其单相电压简化方程式：…………(2)式(2)中右边第四项是偏磁磁势产生的反电动势，传统磁阻电机没有这一项。偏磁电机把驱动电流减小一倍，前三项都减小了一半，新增加的第四项使反电势正弦分量相对增强，补充了第三项反电势谐波成份大的缺点。相对强大的反电势能产生足够的电压反馈，改善电流波形，有效吸收谐波，抑制振荡。四、“极偶反接”法还有一种比较有实用意义的“极偶反接”法。所谓“极

6、偶”指定子每相的磁极数必须是偶数，“反接”则是每偶数磁极串联绕组中，必须有半数偏磁与驱动绕组相对极性反向连接（其余同向连接称“正接”），正、反接绕组所在磁极间距180度电角。图5以单相电机为例说明。(a)为电机接线图，(b)为简化电路图。由图5(b)可清楚看出，极偶反接，是把两相星角联接电机直接并为一相后，加以定义、推广形成的一种偶数相电机的并相联接。如果说星角联接是从相绕组外部联接关系上来消除偏磁与驱动绕组间相互干扰，极偶反接则是从每相内部去消除相互干扰的方法，因此极偶反接使相间联接方式更加灵活。10六、开关磁阻电机方面的应用如果仍然采用普通开关磁阻电机典型

7、的4相、6极、光电检测式机械结构，仅是改变定子绕组，使之成为“极偶反接”的二相偏磁电机接法，如图6所示。七、偏磁绕组的改进接法仔细看一下图6.电路可发现：偏磁绕组的极性(虚线所示)排列，在整个定子内仅形成一对N、S极。在两个同极性偏磁磁极间的齿槽内，偏磁绕组正反向电流产生的磁场互相抵消。因此，分布于各磁极上的多对小偏磁绕组可用一对大的全极距绕组取而代之。这一对大的偏磁绕组的匝数与原来小偏磁绕组一样。图7以最简单的三相二极极偶反接式三角形接法为例，画出具体接线图。图中(a)为内部接线图，(b)为外部三角形接法接线图，(c)为外部星形接法接线图。上述原理同样适用于

8、其它极数、相数的极偶反接式、对偶反接式