磁滯電機——結構、工作原理、特性及應用

磁滯電機是一種單相同步電機，其工作原理基於磁滯效應。根據磁滯現象，鐵磁材料中的磁通密度滯後於磁化力。

磁滯電機的結構

磁滯電機由定子和轉子組成（見圖）。

磁滯電機的定子具有一個主繞組和一個輔助繞組或啟動繞組。當定子繞組由單相電源供電時，它產生一個同步旋轉磁場。透過使用電機的永久性分相電容型結構來實現旋轉磁場。因此，電機的啟動繞組和主繞組在執行和啟動期間都保持連線在電機電路中。電容值經過調整，以產生以同步速度旋轉的磁通。

磁滯電機的轉子由一個光滑的硬磁鋼圓柱體組成，沒有繞組或轉子齒。

磁滯電機的執行

當單相交流電源連線到磁滯電機的定子繞組時，會產生一個同步旋轉磁場（假設為逆時針方向）。定子產生的這個旋轉磁場使轉子磁化。由於磁滯效應，轉子的磁化軸將滯後於定子磁場軸一個磁滯滯後角（θ）。

當轉子靜止時，電機產生的啟動轉矩為：

$$\mathrm{τ_{𝑠𝑡} ∝ φ_{𝑠}φ_{𝑟}\:sin 𝜃}$$

其中：

  • φ𝑠 為定子磁通
  • φ𝑟 為轉子磁通。

φ𝑠 和 φr 為常數。當轉子加速時，磁滯滯後角（θ）保持不變，因為滯後角（θ）僅取決於轉子的磁滯回線，並且與遍歷回線的速率無關。因此，電機從靜止到同步速度都能產生均勻的轉矩。

一旦達到同步，電機將繼續以同步速度執行，並調整其磁滯滯後角以產生負載所需的轉矩。

磁滯電機的特性

磁滯電機的特性如下：

  • 磁滯電機從靜止到同步速度具有均勻的轉矩。

  • 磁滯電機可以同步任何它能夠加速的負載，無論負載的慣性有多大。

  • 磁滯電機本身非常安靜，並能使負載平穩旋轉。

  • 在磁滯電機中，轉子極數等於定子極數。

  • 透過改變換極連線來改變定子極數，可以獲得一組同步速度。

磁滯電機的應用

磁滯電機的執行安靜，並且能夠驅動高慣性負載。因此，磁滯電機非常適合驅動：

  • 電子鐘錶，
  • 定時裝置，
  • 轉盤，以及
  • 其他精密音訊裝置等。

更新於：2021年9月18日

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