磁阻電動(dòng)機(jī)是一種轉(zhuǎn)子上沒(méi)有裝設(shè)勵(lì)磁繞組的凸極同步電動(dòng)機(jī),它依靠直軸和交軸兩條磁路上磁阻不等而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,所以稱為磁阻同步電動(dòng)機(jī)。
對(duì)凸極轉(zhuǎn)子,且當(dāng)xd≠xd時(shí),即使轉(zhuǎn)子上不裝設(shè)勵(lì)磁繞組,也會(huì)存在電磁功率和對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩,其大小為
由上式可見(jiàn),電磁轉(zhuǎn)矩與功角δ的關(guān)系是按(sin2δ)規(guī)律變化的。當(dāng)δ= 90度時(shí),轉(zhuǎn)矩等于零;δ= 45度時(shí),轉(zhuǎn)矩最大;δ= 45度時(shí),轉(zhuǎn)矩又會(huì)變?yōu)榱?,這種情況可由圖18.6來(lái)說(shuō)明。
圖18.6a 是磁阻電動(dòng)機(jī)的空載情況,不計(jì)機(jī)械損耗時(shí),電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩tm≈0,故定子磁場(chǎng)軸線與磁極軸線重合(即δ= 0),磁力線不發(fā)生扭彎。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)加上負(fù)載時(shí),轉(zhuǎn)子直軸將落后于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線δ角,如圖18.6b所示 ( 圖中δ= 45),由圖可見(jiàn),這個(gè)磁場(chǎng)被扭歪了。由于磁通具有使其所經(jīng)路徑的磁阻為最小的性質(zhì),從而力圖使轉(zhuǎn)子直軸方向與定子磁場(chǎng)軸線取得一致,因此產(chǎn)生與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同轉(zhuǎn)向的磁阻轉(zhuǎn)矩tm ,和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡。
當(dāng)δ角增大到90時(shí),由圖18.6c 可見(jiàn),氣隙磁場(chǎng)又對(duì)稱分布,其合成轉(zhuǎn)矩又變成零。
磁阻同步電動(dòng)機(jī)只存在電樞反應(yīng)磁場(chǎng),故又稱為反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)。
電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩的最大值為:
可以看出,電機(jī)xd、xq的數(shù)值愈大,則tmmax的數(shù)值也愈大。為了增大xd、xq,轉(zhuǎn)子常采用如圖18.7所示的鋼片和非磁性材料(如鋁、銅)相間鑲嵌的結(jié)構(gòu),其中鋁或銅部分可起到籠型繞組的作用使電機(jī)起動(dòng)。在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),由于交軸磁路多次跨過(guò)非磁性區(qū)域,遇到的磁阻很大,對(duì)應(yīng)的xq很小。
磁阻電動(dòng)機(jī)一般靠實(shí)心轉(zhuǎn)子的感應(yīng)渦流并借助于鋁或銅所起籠型繞組的作用起動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子接近同步速時(shí),借助凸極效應(yīng)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)拉入同步。磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上既無(wú)勵(lì)磁繞組也沒(méi)有集電環(huán)而使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,在控制系統(tǒng)、自動(dòng)記錄裝置、電鐘等需要保持恒速的場(chǎng)合獲得了廣泛的應(yīng)用。