В синхронных двигателях гистерезисного типа поле возбуждения образуется за счет остаточной намагниченности магнитопровода ротора, выполненного из магнитно-твердого материала. В отличие от магнитоэлектрических синхронных машин, магнитопровод ротора которых подвергается предварительному намагничиванию в специальном устройстве, ротор гистерезисных машин намагничивается вращающимся полем обмотки якоря в процессе пуска.
Рис. 4. Гистерезисный двигатель:
Разрез гистерезисного двигателя представлен на рис. 4. Статор двигателя выполняется, как в обычной синхронной или асинхронной машине. В пазах магнитопровода статора 1 располагается многофазная (трех- и двухфазная) обмотка якоря 3, питающаяся от сети переменного тока с напряжением Ulc частотой /. Ротор двигателя состоит из активной части магнитопровода 2, насаженной на цилиндрическую втулку 4 Активная часть магнитопровода 2 набирается из колец с радиальной толщиной Д, изготовленных из магнитно-твердого материала (обычно из сплава викаллой) Втулка 4 может быть выполнена из магнитно-мягкого или немагнитного материала.
На рис. 4 показан гистерезисный двигатель, в котором втулка выполнена из магнитно-мягкого материала, имеющего значительно большую магнитную проницаемость, чем активная часть магнитопровода ротора. При этом толщина Д активной части магнитопровода мала по сравнению с радиусом втулки. Как видно из картины магнитного поля, показанной на рисунке, линии магнитного поля в активной части магнитопровода и в зазоре направлены радиально, а индукция В не отличается от индукции в зазоре.
При пуске гистерезисный двигатель развивает при любых скольжениях s > 0 одинаковый электромагнитный момент. Если этот момент несколько превосходит момент сопротивления, то двигатель достигает синхронной скорости. В синхронном режиме он способен развить такой же максимальный момент при угле сдвига между Нт иВ1т, равном а. Однако теперь он работает как магнитоэлектрический синхронный двигатель, его ротор не перемагничивается, гистерезисные потери в нем отсутствуют. При снижении момента сопротивления машина остается в синхронном режиме, но угол между первичным током и потокоснеплением уменьшается, при М- 0 он становится равным нулю; при изменении знака момента машина по-прежнему остается в синхронном режиме, но работает как генератор. Наконец, при внешнем моменте, превышающем максимальный момент и направленном в сторону вращения, ротор выпадает из синхронизма и вращается со скоростью, превышающей синхронную; машина генерирует при этом энергию в сеть.
Гистерезисные двигатели небольшой мощности (до нескольких десятков ватт) широко применяются в различных областях техники. Особыми преимуществами они обладают в тех случаях, когда требуется приводить во вращение тела с большими моментами инерции (гироскопы).
В заключение отметим, что чаще применяются гистерезисные двигатели, в которых втулка выполнена немагнитной. В этом случае активная часть магнитопровода ротора играет роль ярма и индукция магнитного поля в нем имеет преимущественно тангенциальное направление. Однако двигатель с немагнитной втулкой обладает аналогичными свойствами и на него распространяются все соотношения, полученные применительно к двигателю с магнитной втулкой.
