斥力電動機 – 工作原理和特性
單相斥力電動機由一個帶有單相勵磁繞組的定子和一個帶有閉合型電樞繞組、換向器和電刷的轉子組成。換向器上的電刷短路。透過調整換向器上短路電刷的位置,可以產生電動機的啟動轉矩。
斥力電動機的工作原理
該圖顯示了一個帶有兩個短路電刷的兩極斥力電動機的工作原理。
情況 1
當電刷軸平行於定子磁場且定子繞組由單相電源供電時,由於電磁感應的作用,轉子導體中會感應出電動勢。
根據楞次定律,感應電動勢的方向使得由產生的轉子電流產生的磁場將阻止主磁通量的增加。轉子電流的方向如圖所示。

在情況 I 的圖中所示的電刷軸位置,電流將從電刷 2 流向電刷 1,然後進入電樞,並透過兩條路徑 1-3-2 和 1-4-2 回到電刷 2。
當電刷設定在此位置時,N 極下的一半轉子導體電流向內,另一半電流向外。類似地,S 極下的一半轉子導體電流向內,另一半電流向外。因此,一半轉子導體受到一個方向的轉矩,另一半受到另一個方向的轉矩,並且這兩個轉矩的大小相等。因此,轉子上的淨轉矩為零,轉子保持靜止。
如果電刷軸垂直於定子磁場軸,轉子也將保持靜止。這是因為即使在這種情況下,轉子上的淨轉矩也為零。
情況 2
當電刷軸相對於定子磁場軸的角度不是 0° 或 90° 時,轉子上會產生一個淨轉矩,並且轉子開始加速。下圖表示情況 II,其中電刷已從定子磁場軸順時針旋轉了一定角度。

轉子導體中感應出電動勢,電流透過轉子繞組的兩條路徑從電刷 1 流向電刷 2。由於新的電刷位置,N 極下的大部分導體電流向外,而較少部分的導體電流向內。因此,當電刷處於此位置時,順時針方向(即電刷移動的方向)產生一個淨轉矩,並且轉子迅速達到正常速度。
轉子的旋轉方向取決於電刷移動的方向。如果電刷從定子磁場軸順時針移動,則會產生順時針方向的淨轉矩,因此轉子順時針加速。
如果電刷逆時針移動,則極面下轉子導體中的電流反向,並且產生逆時針方向的淨轉矩。因此,斥力電動機可以根據電刷移動的方向在任一方向旋轉。
斥力電動機產生的電樞轉矩由下式給出:
$$\mathrm{τ_{𝑎}\:∝\:sin\:2𝜃}$$
其中,θ 是電刷軸與定子磁場軸之間的角度。
為了獲得最大的電樞轉矩,
2𝜃 = 90°; or 𝜃 = 45°
因此,透過將 θ 調節到 45°,可以在啟動時獲得最大的轉矩。
斥力電動機的特性
斥力電動機的特性如下:
斥力電動機具有較高的啟動轉矩和較高的空載速度。
斥力電動機具有相對較低的啟動電流和較高的啟動轉矩。
對於任何給定的負載,電動機的速度取決於電刷的位置。
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