Гистерезисный электродвигатель — это особый тип электрической машины, принцип действия которого основан на использовании явления гистерезиса. Ключевой особенностью, отличающей его от традиционных двигателей, является необратимость происходящих в нём физических процессов, что обеспечивает уникальные эксплуатационные характеристики.
История создания
Теоретическая база для понимания гистерезиса была заложена трудами выдающихся советских учёных, таких как Н. С. Акулов, Е. И. Кондорский и С. В. Вонсовский. Их фундаментальные исследования в области магнетизма и магнитных свойств материалов создали научный фундамент, на котором впоследствии и был разработан гистерезисный электродвигатель.
Классификация и принципы работы
Существует три основных вида гистерезисных электродвигателей, классифицируемых по типу используемого физического явления.
1. Двигатель на магнитном гистерезисе
Это наиболее распространённый тип. Его работа основана на разнице между намагниченностью материала и напряжённостью внешнего магнитного поля. В процессе работы ферромагнитный сердечник циклически перемагничивается, что приводит к так называемым гистерезисным потерям, которые и преобразуются в механическое движение. Величина магнитного гистерезиса сильно зависит от свойств материала: вида ферромагнетика (часто применяются электротехническая сталь, пермаллой, альни, алнико, магнико), его термической обработки и химического состава. Работа таких двигателей базируется на трёх ключевых принципах: необратимости вращения, задержке зарождения областей перемагничивания и инерционности смещения границ между магнитными доменами.
2. Двигатель на упругом гистерезисе
В этом типе двигателей используется явление механического (упругого) гистерезиса. Оно возникает, когда в кристаллической решётке ферромагнитного материала из-за пластической деформации создаются остаточные внутренние напряжения. В отличие от магнитных аналогов, для двигателей этого типа не существует единого стандартного материала, и их конструкция сильно зависит от конкретных инженерных решений.
3. Двигатель на диэлектрическом гистерезисе
Принцип действия этих двигателей основан на использовании сегнетоэлектриков — особого класса диэлектриков. Их поляризация в электрическом поле демонстрирует петлю гистерезиса, аналогичную кривой намагничивания ферромагнетиков в магнитном поле. Таким образом, процессы, происходящие в сегнетоэлектриках под воздействием переменного электрического поля, сходны с процессами в ферромагнетиках, что и позволяет создавать двигатели, работающие на этом принципе.
