پاورپوینت موتورهای هیسترزیسی

موتورهای هیسترزیسی، نوعی موتور الکتریکی هستند که بر اساس تأثیرات هیسترزیس در مواد مغناطیسی عمل می‌کنند. این موتورها به دلیل عدم نیاز به منابع جریان مستقیم، کمترین افت انرژی و توان مصرفی را در مقایسه با موتورهای القایی دارند. به عنوان نمونه، در دستگاه‌هایی که از انرژی فشار هوا یا غیر الکتریکی استفاده می‌کنند، موتورهای هیسترزیسی مورد توجه قرار می‌گیرند.

موتورهای هیسترزیسی:
تاریخچه
نظریه گشتاور هیسترزیس و مطرح کردن وسائلی که در آنها از این پدیده استفاده شده باشد، اولین بار در آستانه قرن بیستم توسط یک محقق آلمانی بنام آقای اشتاینمتز در یک کتاب منتشر شده بزبان آلمانی مطرح شد. ظاهراً همین کتاب 8 سال بعد توسط خود مولف بزبان انگلیسی ترجمه شده است، که اولین متن انگلیسی منتشر شده راجع به نظریه گشتاور هیسترزیس می باشد و در اکثر مباحث مرتبط با تاریخچه موتور هیسترزیس، از آن بعنوان اولین سند و مرجع مربوط به نظریه گشتاور هیسترزیس یاد می شود.

. بعد از مطرح شدن این نظریه توسط وی تا سال 1940 تنها دو مقاله مختصر و جنبی بدین موضوع پرداختند و در سال 1940 میلادی اولین مقاله نسبتاً جامع و بررسی نسبتاً خوبی برای شروع، توسط آقای تیر (Teare) ارائه شد.

در مطالعات بعدی از این مقاله بعنوان آغاز برخورد جدی و نظری با ماشینهای هیسترزیس و یا بطور کلی وسائل گشتاور هیسترزیس یاد می شود. نتایج یک سری بررسی­های تجربی آزمایشگاهی جهت افزایش توان، ضریب قدرت و راندمان موتورهای هیسترزیس توسط آقای روترز در سال 1947 میلادی ارائه شده است. جدی­ترین برخورد بعدی با نظریه گشتاور هیسترزیس توسط آقایان پروفسور اسلمون، کوپلند و بعدها پروفسور محمدعزیزالرحمان (رحمان) طی سلسله مقالاتی در سالهای 1963، 1964 و 1969 انجام گرفت.

دو مقاله ابتدائی منتشر شده توسط این گروه بهمراه مقاله سال 1940 آقای تیر، مبنای اکثر فعالیتهای انجام گرفته بعدی راجع به ماشین هیسترزیس قرار گرفته است. بحثی نیز راجع به کلاچهای هیسترزیس و یا بطور کلی کوپلینگهای هیسترزیس توسط وینستون در سال 1957 میلادی ارائه و مطرح شده است.
محققین ژاپنی در نیمه اول دهه 60 میلادی بطور جدی وارد مباحث گشتاور هیسترزیس شدند و طی سالهای متوالی تا امروز مقالات متنوعی را راجع به نظریه گشتاور هیسترزیس مطرح کرده اند،

طی این سالها توسط محققانی که نامهایشان ذکر شد و سایر افراد بخصوص، پروفسور کاتااوکا، پروفسور واکوئی، پروفسور جکسون و … مباحث متنوعی راجع به ارائه مدلهای مختلف جهت انواع موتورهای هیسترزیس، روشهای مختلف افزایش راندمان و ضرب قدرت موتورهای هیسترزیس، شرایط دینامیکی کار موتور هیسترزیس و انواع ترکیبی موتور هیسترزیس با سایر موتورها مانند موتور رلوکتانس، هیسترزیس، موتور هیپرسین و … مطرح و راجع به آن بحث شده است. اما آنچه که قابل توجه است تاکنون متن مفصل و جامعی که بطور گسترده و از ابتدا تا انتها به بررسی ماشین هیسترزیس بطور کامل بپردازد دیده نشده است. همین امر بهمراه مشکل تهیه منابع پراکنده، موضوع تحقیق و بررسی راجع به ماشین هیسترزیس را مشکل کرده است.

انواع گشتاورهای الکترومغناطیسی
در ماشینهای الکتریکی عمدتاً از سه نوع گشتاور استفاده می­شود، این سه نوع گشتاور عبارتند از:

کشتاور تداخلی: (Interaction Torque)
این گشتاور بواسطه حضور دو میدان مغناطیسی یکی در رتور و دیگری در استاتور که نسبت به هم ساکن هستند ایجاد می شود. تقریباً در تمامی ماشینهای الکتریکی رایج اعم از ماشینهای جریان مستقیم (DC)، متناوب القائی و سنکرون، از این نوع گشتاور بهره گرفته می شود.

– گشتاور رلوکتانسی (Reluctance Torque)
گشتاور رلاکتانسی از تمایل شار مغناطیسی به کاهش رلاکتانس مسیر ایجاد می شود. چون این گشتاور فقط در سرعت سنکرون وجود دارد لذا ماشینهای رلاکتانسی نیاز به راه انداز دارند.

گشتاور هیسترزیس: (Hysteresis Torque)
این گشتاور بواسطه حضور یک میدان گردان مغناطیسی و بعلت خاصیت پس ماند مغناطیسی در ماده مغناطیسی سخت و یا نیمه سخت روتور ایجاد می­شود. این گشتاور از ابتدا تا انتهای راه اندازی و در سرعتهای مختلف وجود دارد. فلذا در وسائلی که از این نوع گشتاور استفاده شده است به وسیله جانبی دیگری جهت راه اندازی احتیاج نمی باشد.

ترکیب دو تائی و سه تائی انواع گشتاورهای ذکر شده نیز رایج و مورد استفاده هستند. بطور مثال در ماشین سنکرون قطب برجسته از ترکیب گشتاورهای تداخلی و رلوکتانسی استفاده می شود که البته تأمین گشتاور اصلی ماشین، بعهده گشتاور تداخلی می باشد. ترکیب گشتاورهای هیسترزیس و رلوکتانسی نیز رایج است که از آنها بعنوان موتورهای سنکرون هیسترزیس رلوکتانس یاد می شود. در اغلب موتورهای هیسترزیس نیز، بواسطه هادی بودن روتور، کوپل تداخلی القائی وجود خواهد داشت که به آن اصطلاحاً کوپل جریان فوکو (یا جریان گردابی) می­گویند. وجود این کوپل اضافی مشخصه و مقدار گشتاور را در سرعتهای زیر سنکرون بهتر می کند.

مشخصه­ های ماشین هیسترزیس:
در موتور هیسترزیس گشتاور بواسطه تأخیر در تعویض قطبها در روتور و یا تأخیر B؛ چگالی شار مغناطیسی از H، شدت میدان مغناطیسی، بواسطه وجود هیسترزیس و پس ماند مغناطیسی بوجود می­آید. روتور موتورهای هیسترزیس از مواد مغناطیسی نیمه سخت (semihard-Hysteretic) و یا سخت (Permanent Magnet-Hard) تشکیل شده است که بعلت همین سختی مغناطیسی دارای منحنی (حلقه) هیسترزیس نسبتاً پهنی می­باشند. در ماشینهای رایج روتور بصورت حلقه (رینگ) یکپارچه و یا جهت اجتناب از تلفات جریان فوکو بصورت حلقه های نازک متصل به هم که یک حلقه (رینگ) استوانه ای بزرگتر را تشکیل می دهند؛ می باشد.