Reluctantiemotor
Een reluctantiemotor is een type elektromotor die niet-permanente magnetische polen op de ferromagnetische rotor induceert. De rotor heeft geen wikkelingen. Het genereert koppel door middel van magnetische reluctantie.
Reluctantiemotoren kunnen tegen lage kosten een hoge vermogensdichtheid leveren. Hierdoor zijn ze aantrekkelijk voor veel toepassingen. Nadelen zijn onder meer een hoge koppelrimpel (het verschil tussen het maximale en minimale koppel tijdens één omwenteling) bij gebruik op lage snelheid, en geluid als gevolg van koppelrimpel.
Basisprincipes en werking[bewerken | brontekst bewerken]
De stator bestaat uit meerdere elektromagneetpolen als uitsteeksels, vergelijkbaar met een gelijkstroommotor met gewikkeld veld. De rotor bestaat uit zacht magnetisch materiaal, zoals gelamineerd siliciumstaal, dat meerdere uitsteeksels heeft die door magnetische reluctantie als opvallende magnetische polen fungeren. Voor motoren met geschakelde reluctantie is het aantal rotorpolen doorgaans kleiner dan het aantal statorpolen. Daardoor wordt de koppelrimpeling geminimaliseerd en wordt voorkomen dat de polen allemaal tegelijkertijd worden uitgelijnd - een positie die geen koppel kan genereren.
Wanneer een statorpool op gelijke afstand ligt van twee aangrenzende rotorpolen, wordt gezegd dat de statorpool zich in de "volledig niet-uitgelijnde positie" bevindt. Dit is de positie van maximale magnetische reluctantie voor de rotorpool. In de "uitgelijnde positie" zijn twee (of meer) rotorpolen volledig uitgelijnd met twee (of meer) statorpolen. Dit betekent dat de rotorpolen volledig naar de statorpolen zijn gericht. Dit is een positie met minimale reluctantie.
Wanneer een statorpool wordt bekrachtigd, bevindt het rotorkoppel zich in de richting die de reluctantie vermindert. De dichtstbijzijnde rotorpool wordt dus vanuit de niet-uitgelijnde positie in uitlijning met het statorveld getrokken (een positie met minder reluctantie). (Dit is hetzelfde effect dat wordt gebruikt door een solenoïde, of bij het oppakken van ferromagnetisch metaal met een magneet.) Om de rotatie in stand te houden, moet het statorveld vóór de rotorpolen roteren, waardoor de rotor voortdurend wordt "getrokken". Sommige motorvarianten werken op driefasige wisselstroom. De meeste moderne ontwerpen zijn van het geschakelde reluctantietype, omdat elektronische commutatie aanzienlijke regelvoordelen biedt voor het starten van de motor, snelheidsregeling en een soepele werking (lage koppelrimpel).
Soorten[bewerken | brontekst bewerken]
Synchrone reluctantie[bewerken | brontekst bewerken]
Synchrone reluctantiemotoren hebben een gelijk aantal stator- en rotorpolen. De uitsteeksels op de rotor zijn zo geplaatst dat ze interne fluxbarrières introduceren. Dit zijn gaten die de magnetische flux langs de zogenaamde directe as leiden. Het aantal polen moet gelijk zijn, meestal 4 of 6.
De rotor werkt met synchrone snelheden zonder stroomgeleidende delen. De rotorverliezen zijn minimaal in vergelijking met die van een inductiemotor, maar deze heeft normaal gesproken niet veel koppel.[1][2]
Eenmaal gestart op synchrone snelheid, kan de motor werken met sinusoïdale spanning. Voor snelheidsregeling is een frequentieregelaar vereist.
Geschakelde reluctantie of variabele reluctance[bewerken | brontekst bewerken]
De geschakelde reluctantiemotor (SRM) is een vorm van stappenmotor die minder polen gebruikt. De meest rudimentaire vorm van een SRM heeft de laagste constructiekosten van alle elektromotoren, vanwege de eenvoudige structuur. Industriële motoren kunnen enige kostenbesparing opleveren, vanwege het ontbreken van rotorwikkelingen of permanente magneten. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer toepassingen waarbij de rotor gedurende lange perioden stationair moet worden gehouden. Een andere toepassing is in potentieel explosieve omgevingen zoals de mijnbouw, omdat deze zonder mechanische commutator werkt.
De fasewikkelingen in een SRM zijn elektrisch geïsoleerd van elkaar. Dit resulteert in een hogere fouttolerantie dan invertergestuurde AC-inductiemotoren. De optimale aandrijfgolfvorm is geen zuivere sinusoïde, vanwege het niet-lineaire koppel ten opzichte van de rotorverplaatsing en de sterk positieafhankelijke inductantie van de statorfasewikkelingen.
In 2013 steeg de interesse voor geschakelde reluctantiemotoren vanuit de automobielmarkt.[3]
Toepassingen[bewerken | brontekst bewerken]
- Analoge elektrische meters
- Analoge elektrische klokken
- Enkele wasmachineontwerpen
- Regelstangaandrijfmechanismen van kernreactoren
- Motor voor harde schijf
- Elektrische voertuigen
- Elektrisch gereedschap zoals boormachines, draaibanken en lintzagen
Zie ook[bewerken | brontekst bewerken]
| Bronnen, noten en/of referenties
Voetnoten
Bronnen
|
