Gespecialiseerde motoren: schaduwpool, servo, hysterese en waelstroom-koppeling toepassingen

Schaduwpool-inductiemotor

Schaduwpool-inductiemotoren genereren startkoppel door een bekorte koperen lus in elke statorpool te incorporeren, gepositioneerd 30° tot 60° van de hoofdwikkeling. Typisch wordt een derde van een pool omwikkeld met een blote koperen band.

De schaduwspoelen creëren een achterblijvende, gedempte magnetische flux die 30° tot 60° achter het hoofdveld achterloopt. Gecombineerd met het ongedempte hoofdcomponent, is het resultaat een draaiend veld dat een bescheiden startkoppel oplevert.

Schaduwpool-inductiemotor, (a) dubbele spoel ontwerp, (b) kleinere enkele-spoel versie

Omdat het startkoppel inherent laag is, worden schaduwpool-motoren alleen in maten onder 50 W geproduceerd. Hun eenvoud en lage kosten maken ze ideaal voor kleine ventilatoren, luchtcirculators en andere lage-koppel toepassingen. Snelheid kan verlaagd worden door serie-reactantie in te voegen om stroom en koppel te beperken, of door te schakelen tussen motor-spoelaftakkingen.

Snelheidsregeling van schaduwpool-motor

2-fasige servomotor

Een twee-fasige servomotor is een sleutelcomponent van een gesloten-lus systeem dat elektronische, mechanische en elektrische elementen combineert. Door de ijzeren kern uit de rotor te verwijderen, blijft alleen een aluminiumen bekker over om te draaien, wat de inertiële massa dramatisch verlaagt. De ijzeren kern wordt weer in de bekker geplaatst als een stationair deel dat het magnetische circuit completeert. Deze lichtgewicht constructie stelt de rotor in staat om snel te versnellen vergeleken met een grijze-eend-ontwerp.

Hoge versnelling 2-φ AC servomotor

In werking wordt één wikkeling direct gevoed vanuit de éénfasige voeding, terwijl de ander door een versterker wordt aangedreven. De eerste wikkeling ontvangt een 90° gefaseerde spanning geleverd via een seriecondensator. De tweede wikkeling wordt een variabele-amplitude sinusgolf gevoed die de motorsnelheid regelt; een 180° fasereversie keert de richting om. De variabele sinusgolf wordt gegenereerd door een foutversterker. Bijvoorbeeld, vliegtuigbesturingsvlakken worden gepositioneerd met 400 Hz, twee-fasige servomotoren.

Hysteresemotor

Een hysteresemotor vervangt de lage-hysterese, silicium-staal gelamineerde rotor van een conventionele inductiemotor door een sleuvenloze, wikkeling-vrije cylinder gemaakt van gehard magnetstaal. Dit ontwerp versterkt de magnetische achterblijving van de rotor. De resulterende lage-koppel synchronemotor levert een constant koppel van stilstand tot synchrone snelheid. Vanwege het lage koppel zijn hysteresemotoren beperkt tot zeer kleine maten en worden typisch gebruikt voor constant-snelheid taken zoals klok-aandrijvingen en, historisch, grammofoondraaitafels.

Waelstroomkoppeling

Wanneer de stator van een inductie- of synchronemotor gemonteerd wordt om onafhankelijk van de rotor te draaien, functioneert de samenstelling als een waelstroomkoppeling. De statorwikkelingen worden met DC geënergiseerd en mechanisch gekoppeld aan de belasting. De grijze-eend-rotor blijft verbonden met de aandrijvende motor. De motor wordt initieel gestart zonder DC-opwekking; naarmate de koppeling ingaat, wordt de DC-spanning verhoogd van nul naar het vereiste niveau, wat een continu variabel koppel produceert. Deze werking is analoog aan het waelstroom-mechanisme dat in analoge automobil-snelheidsmeters wordt gebruikt.

Samenvatting: Overige gespecialiseerde motoren

• De schaduwpool-inductiemotor, gebruikt in onder 50-watt lage-koppel toepassingen, ontwikkelt een tweede fase vanuit bekorte windingen in de stator.
• De hysteresemotor is een kleine, lage-koppel synchronemotor eens gebruikt in klokken en grammofoons.
• De waelstroomkoppeling biedt een instelbaar koppel.