Гибридный асинхронный электродвигатель с самовыравнивающимся гибридным ротором на основе индукции и постоянных магнитов

Предпочтительной формой электродвигателей являются бесщеточные асинхронные электродвигатели переменного тока. Роторы асинхронных электродвигателей содержат клетку (или беличью клетку, похожую на «беличье колесо»), вращающуюся внутри статора. Клетка содержит стержни, проходящие в осевом направлении и расположенные через угловые промежутки на внешнем периметре ротора. В результате подачи переменного тока на статор происходит ввод вращающегося магнитного поля статора в ротор, и это вращающееся поле индуктивно наводит ток в стержнях. Ток, наводимый в стержнях, создает индуцированное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора для создания крутящего момента и, таким образом, для вращения ротора.

Ввод тока в стержни требует отсутствия движения (или вращения) стержней синхронно с вращающимся магнитным полем статора, поскольку для электромагнитной индукции необходимо относительное перемещение (называемое проскальзыванием) между магнитным полем и проводником в этом поле. В результате ротор должен проскальзывать относительно вращающегося магнитного поля статора для наведения тока в стержнях, чтобы создавать крутящий момент, и поэтому индукционные электродвигатели называются асинхронными электродвигателями.

К сожалению, асинхронные электродвигатели низкой мощности не имеют высокой эффективности при расчетной рабочей скорости и еще менее эффективны при меньших нагрузках, поскольку величина энергии, потребляемой статором, остается постоянной при таких меньших нагрузках.

Один подход к повышению эффективности асинхронного электродвигателя заключался в добавлении к ротору постоянных магнитов. Пуск электродвигателя сначала происходит как у обычного асинхронного электродвигателя, но при достижении электродвигателем своей рабочей частоты вращения магнитное поле статора вступает во взаимодействие с постоянными магнитами, и электродвигатель входит в синхронный режим. К сожалению, постоянные магниты создают переходный тормозной момент и нежелательные аномалии до тех пор, пока не произойдет синхронизация вследствие изменения выравнивания магнитных полюсов между статором и короткозамкнутым ротором на постоянных магнитах. Кроме того, постоянные магниты ограничены по размеру, т. к. если постоянные магниты будут слишком большими, то они будут создавать слишком высокий поток статора, что приведет к неудовлетворительному или неудачному пуску электродвигателя. Такое ограничение размера ограничивает полезный эффект, получаемый от добавления постоянных магнитов.