Τι είναι ένας κινητήρας απροθυμίας;

Ένας κινητήρας απροθυμίας είναι ένας ηλεκτροκινητήρας που παράγει προσωρινούς μαγνητικούς πόλους στον ρότορά του. Ονομάζεται έτσι επειδή χρησιμοποιεί μαγνητική απροθυμία για τη δημιουργία ροπής. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του τύπου κινητήρα είναι ότι παράγει συνήθως υψηλή πυκνότητα ισχύος για ένα δεδομένο κόστος. Το κύριο μειονέκτημα αυτού του κινητήρα είναι ότι τείνει να δημιουργεί κυματισμό ροπής σε χαμηλή ταχύτητα, που παράγει θόρυβο.

Η χρήση κινητήρων απροθυμίας παραδοσιακά περιορίζεται από την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και της μεθόδου ελέγχου τους. Η πρόοδος στα εργαλεία σχεδιασμού υπολογιστών έχει βοηθήσει να ξεπεραστούν οι σχεδιαστικοί περιορισμοί αυτών των κινητήρων. Το μειούμενο κόστος των ενσωματωμένων μικροεπεξεργαστών έχει παράσχει σε αυτούς τους κινητήρες επαρκή έλεγχο με αποδεκτό κόστος. Αυτοί οι μικροεπεξεργαστές χρησιμοποιούν παραμέτρους όπως η θέση του ρότορα, το ρεύμα και η τάση για τον έλεγχο του κινητήρα.

Ο στάτορας και ο ρότορας ενός κινητήρα απροθυμίας αποτελούνται από ένα μαγνητικό υλικό που είναι εξαιρετικά ελατό, όπως ο χάλυβας πυριτίου. Ο στάτορας και ο ρότορας περιέχουν πολυάριθμες προεξοχές, οι οποίες παράγουν μαγνητικούς πόλους. Ο ρότορας περιέχει συνήθως λιγότερους πόλους από τον στάτορα. Αυτό αποτρέπει την ταυτόχρονη ευθυγράμμιση όλων των πόλων, γεγονός που εμποδίζει τον κινητήρα να παράγει ροπή. Η διαφορά μεταξύ του αριθμού των πόλων του ρότορα και του αριθμού των πόλων του στάτορα μειώνει επίσης τον κυματισμό της ροπής.

Το μέγιστο ποσό μαγνητικής απροθυμίας εμφανίζεται όταν ένας πόλος ρότορα σε έναν κινητήρα απροθυμίας βρίσκεται ακριβώς μεταξύ δύο πόλων στάτορα. Αυτή η θέση είναι επίσης γνωστή ως η πλήρως μη ευθυγραμμισμένη θέση του πόλου του ρότορα. Η ελάχιστη ποσότητα μαγνητικής απροθυμίας εμφανίζεται όταν τουλάχιστον δύο πόλοι ρότορα ευθυγραμμίζονται με τουλάχιστον δύο πόλους στάτορα. Αυτή η θέση είναι γνωστή ως ευθυγραμμισμένη θέση του πόλου του ρότορα.

Ο πόλος του στάτορα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο που έλκει τον πλησιέστερο πόλο του ρότορα από την πλήρως μη ευθυγραμμισμένη θέση σε μια ευθυγραμμισμένη θέση, δημιουργώντας έτσι ροπή. Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα συνεχίζει να περιστρέφεται, το οποίο τραβάει τον ρότορα μαζί του. Οι περισσότεροι σύγχρονοι κινητήρες απροθυμίας χρησιμοποιούν μεταγωγή για να ελέγχουν πτυχές των συμπεριφορών του κινητήρα, όπως την εκκίνηση, την ομαλή λειτουργία του και τον καθορισμό της ταχύτητάς του. Ορισμένες παραλλαγές αυτού του τύπου κινητήρα μπορούν να χρησιμοποιούν τριφασική ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος (AC).

Ένας σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας έχει τον ίδιο αριθμό πόλων στάτορα και πόλων ρότορα. Οι οπές στον ρότορα παράγουν περιοχές χαμηλής ροής για να επιτευχθεί αυτή η ισότητα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα. Αυτός ο τύπος κινητήρα απροθυμίας συνήθως περιέχει τέσσερις ή έξι πόλους. Οι απώλειες ενέργειας του ρότορα είναι πολύ μικρότερες από αυτές των επαγωγικών κινητήρων, επειδή ο ρότορας δεν περιέχει μέρη που να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.