磁滯式同步電動(dòng)機(jī)

　　磁滯同步電動(dòng)機(jī)是利用磁滯材料產(chǎn)生磁滯轉(zhuǎn)矩而工作的同步電動(dòng)機(jī)。它分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)、外轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)和單相罩極式磁滯同步電動(dòng)機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為隱極式，外觀為光滑的圓柱體，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環(huán)狀有效層。

　　磁滯同步電動(dòng)機(jī)是利用磁滯材料產(chǎn)生磁滯轉(zhuǎn)矩而工作的同步電動(dòng)機(jī)。它分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)、外轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)和單相罩極式磁滯同步電動(dòng)機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為隱極式，外觀為光滑的圓柱體，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環(huán)狀有效層。定子繞組接通電源后，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使磁滯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生非同步轉(zhuǎn)矩而起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，隨后自行牽入同步運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)非同步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)差頻率反復(fù)地磁化轉(zhuǎn)子；在同步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子上的磁滯材料被磁化而出現(xiàn)了永磁磁極，從而產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。

　　磁滯式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由硬磁材料制造。

　　硬磁材料的磁滯現(xiàn)象非常顯著，其磁滯回線寬，剩磁與矯頑力數(shù)值很大，反應(yīng)出硬磁材料磁化時(shí)，阻礙磁分子運(yùn)幼的相互間摩擦力甚大。鐵磁材料在交變磁化時(shí)，磁滯現(xiàn)象表現(xiàn)為B滯后于H—個(gè)時(shí)間角。磁滯式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，是處于旋轉(zhuǎn)磁化狀態(tài)，磁滯現(xiàn)象表現(xiàn)為鐵磁材料的磁通勢(shì)滯后于外磁通勢(shì)一個(gè)空間角，具體分析如下。

　　圖1（a）中電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)硬磁材料的實(shí)心轉(zhuǎn)子，大小不變的定子磁通勢(shì)（或磁力線、或磁通．方向部—祥）在空間固定方間，轉(zhuǎn)子處于恒定磁化狀態(tài)。轉(zhuǎn)子上的磁分子沿定子磁通勢(shì)方問(wèn)排列，轉(zhuǎn)子總磁通勢(shì)F與定子磁通φ方向—致，轉(zhuǎn)子受轉(zhuǎn)矩T＝0。若定子磁通勢(shì)逆時(shí)針?lè)较蛟诳臻g旋轉(zhuǎn)，如圖1（b）所示，轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)磁化狀態(tài)．其上的磁分子都不停地改變方向，以使其磁通勢(shì)的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的方向一致，但是磁分子旋轉(zhuǎn)時(shí)彼此甚大的摩擦力，使得它們不能即時(shí)跟上定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的速度，而始終落后一個(gè)空間角度θC，這就是轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)F與定子磁通φ的空間夾角，稱(chēng)作磁滯角。旋轉(zhuǎn)磁化時(shí)由于磁滯角存在，轉(zhuǎn)子受轉(zhuǎn)矩TC≠0，是逆時(shí)針?lè)较?，稱(chēng)為磁滯轉(zhuǎn)矩。磁滯式同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子之所以能隨定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)旋轉(zhuǎn)并達(dá)到同步轉(zhuǎn)速n，其原因就在于有磁滯轉(zhuǎn)矩。磁滯式同步電動(dòng)機(jī)中，磁滯角θC的大小只取決于硬磁材料的磁化特性，與旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。當(dāng)φ一定時(shí)，在0～n0范圍內(nèi)，θC與TC又都為常數(shù)。磁滯式同步電動(dòng)機(jī)可以自行起動(dòng)，而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，這是它的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達(dá)n0同步運(yùn)行以后，旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子也從旋轉(zhuǎn)磁化變?yōu)楹愣ù呕?，即成了個(gè)永久磁鐵。帶的負(fù)載大小可以從0到TL;定子磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)夾角θ相應(yīng)從0到θC。

　　圖1 硬磁材料轉(zhuǎn)子的磁化

　　磁滯式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子多數(shù)采用環(huán)形硬磁材料，可用沖片疊壓而成，也可用整塊鑄造而成。里面有套筒，見(jiàn)圖2（a）。套筒可由非磁性材料制成，轉(zhuǎn)子磁路如圖中2 （b）所示；套筒也可由磁性材料制成，轉(zhuǎn)子磁路如2 （c）所示。無(wú)論是哪一種套筒．磁通都必經(jīng)硬磁材料的有效環(huán)。

　　功率較小的磁滯電動(dòng) 機(jī)，與罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的定子一樣，定子可以采用罩極結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子則可由硬磁材料的薄片組成．薄片的形狀還可以是磁路不對(duì)稱(chēng)的，即有縱軸與橫軸之分。這樣運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩既有磁滯轉(zhuǎn)矩又有反應(yīng)轉(zhuǎn)矩。電鐘里常常采用罩極式磁滯電動(dòng)機(jī)。

　　圖2 磁滯式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

　　1-套筒 2-硬磁材料的有效環(huán) 3-擋環(huán)

　　（a）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（b）非磁性套筒（c）磁性套筒

　　前邊講的永磁式同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)除用籠型繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩以外，也可以采用轉(zhuǎn)子上裝上硬磁材料的圓環(huán)，既產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又增加運(yùn)行時(shí)的同步轉(zhuǎn)矩。