12.4.1. Коливання ротора гістерезисного двигуна

Такі коливання призводять до нестабільності миттєвої швидкості обертання у випадку різких змін навантажень та напруг. Вони виникають внаслідок того, що на роторі гістерезисного двигуна відсутні будь-які заспокоюючі елементи, наприклад, як пускові (демпферні) короткозамкнені обмотки, які є у синхронних двигунів з асинхронним пуском (двигуни з постійними магнітами й реактивні).

Вихрові струми, які виникають у суцільних роторах гістерезисних двигунів, незначні за величиною внаслідок великого питомого опору магніто-твердих матеріалів. Вони не можуть демпфувати коливань ротора. У двигунах з шихтованими роторами практично відсутні навіть вихрові струми.

Найреальніший спосіб зменшення коливань ротора гістерезисних двигунів – застосування комбінованого ротора, який розділений в коаксіальному напрямі на дві частини. Перша – звичайний ротор гістерезисного двигуна. Друга – ротор асинхронного двигуна з короткозамкненою обмоткою типу «білячої клітки». Перша частина ротора забезпечує синхронне обертання, а друга демпфує коливання ротора, забезпечуючи стабільність його швидкості обертання. Друга (асинхронна) частина ротора може бути виконана як ротор синхронного реактивного двигуна.

Наявність короткозамкненої обмотки на другій частині ротора сприяє не тільки зменшенню коливань ротора, але й деякому перезбудженню (підмагнічуванню ротора), що пояснюється тим, що короткозамкнена обмотка призводить до різкого збільшення пускового струму. Чим менший опір «білячої клітки», тим кращі її демпфуючі властивості та більший пусковий струм, тобто – більше підмагнічування ротора. Такий комбінований ротор уже практично застосовується.

За своїми робочими властивостями (потужності на одиницю маси, ККД, , рівномірності ходу) гістерезисні мікродвигуни, особливо порівняно великих потужностей (від 200 Вт і більше), поступаються синхронним двигунам зі збудженими полюсами, а також асинхронним двигунам. Але за низкою інших властивостей (величиною пускового моменту й моменту входу, здатність втягнути в синхронізм механізм з будь-яким моментом інерції, рівнем шуму) гістерезисні двигуни значно перевищують синхронні двигуни інших типів, особливо реактивні. Перевага гістерезисних двигунів особливо відчутна при малих (багатополюсні двигуни) та великих (високочастотні двигуни) синхронних швидкостях. Синхронні гістерезисні двигуни особливо переважають двигуни інших типів при малих номінальних потужностях (від 10 Вт до часток ват).

У багатьох схемах автоматики гістерезисні двигуни конкурують з нерегульованими асинхронними двигунами, особливо при малих потужностях (до 100 Вт) та великих частотах (500-1000 Гц), коли асинхронні двигуни не економічні у зв'язку з низькими ККД й .

12.4.2. Однофазний синхронний гістерезисний двигун з екранованими полюсами

При потужностях від часток до кількох ват інколи застосовується однофазний синхронний двигун з екранованими явно вираженими полюсами статора (рис. 12.19).

а) б)

Рис. 12.19. Конструктивна схема (а) та векторна діаграма (б) двигуна

Оскільки кути γ й β не дорівнюють 90º, а амплітуди МРС екранованої та не екранованої частин полюса , створюється еліптичне поле. Ротор може виконуватись з білячою кліткою (асинхронний варіант), з магніто-твердого матеріалу з магнітними провідностями (гістерезисний варіант), та з таким же ротором, але при (гістерезисно-реактивний варіант).

Якщо на полюсах розташовано по одній екрануючій котушці, то двигун не реверсивний. Якщо – по дві (по одній на кожній з розщеплених частин явно виражених полюсів), то, короткозамикаючи ту чи іншу пару котушок, створюється необхідний напрям обертання. Іноді для покращення кривої розподілу поля по розточці ротора установлюють магнітні шунти 1 (рис.12.19) у вигляді кількох тонких смужок сталі. В цьому випадку зростають потоки розсіювання.

Двигуни часто виконуються з убудованими знижуючими редукторами й застосовуються для привода електричних годинників, реле часу, різних програмних механізмів.

Крім простоти конструкції й дешевизни перевагою цих двигунів є те, що вони надійно працюють в повторно-короткочасних режимах, оскільки основними постійними втратами потужності в двигуні є втрати в короткозамкнених витках.

Недоліки цих двигунів – мала корисна потужність та малі пускові моменти (не більше 0.2-0.4 від номінального моменту) й ККД %.