Reluctantietorque
Reluctantietorque, ook bekend als uitlijningstorque, is een verschijnsel dat ferromagnetische objecten ondervinden wanneer ze binnen een externe magnetische veld zijn geplaatst. Deze torque werkt om het ferromagnetische object uit te lijnen met de richting van het externe magnetisch veld. Wanneer blootgesteld aan een extern magnetisch veld, genereert het ferromagnetische object een intern magnetisch veld als reactie. De interactie tussen dit opgewekte interne magnetische veld en het externe magnetische veld leidt tot reluctantietorque, waardoor het object zich heroriënteert totdat het optimaal is uitgelijnd met de externe magnetische veldlijnen. Deze uitlijning vindt plaats omdat het systeem streeft naar minimalisatie van de magnetische reluctantheid, wat een maat is voor de weerstand tegen het opzetten van een magnetische flux binnen het object.
Deze torque ontstaat door de interactie tussen de twee magnetische velden, waardoor het object draait rond een as die is uitgelijnd met de richting van het magnetische veld. Deze torque werkt op het object, waardoor het zich heroriënteert op een manier die de magnetische reluctantheid minimaliseert, waardoor de gladste mogelijke weg voor de magnetische flux wordt gecreëerd.
Deze torque wordt ook wel saliëntietorque genoemd, omdat de generatie ervan direct wordt toegeschreven aan de saliëntie-eigenschappen van de machine. Saliëntie, wat verwijst naar de geometrische en magnetische asymmetrie binnen de machine, creëert variaties in magnetische reluctantheid die de productie van deze torque aandrijven.
Reluctantiemotoren vertrouwen fundamenteel op reluctantietorque voor hun werking. De functionaliteit van de motor berust op de continue interactie en heruitlijning van magnetische velden, mogelijk gemaakt door deze torque, om rotatiebeweging te produceren. De grootte van de reluctantietorque kan worden berekend met behulp van een specifieke formule, die rekening houdt met verschillende parameters zoals de magnetische veldsterktes, machinestructuur en materiaaleigenschappen, wat een kwantitatieve maat biedt die cruciaal is voor het ontwerp, de analyse en de optimalisatie van reluctance-gebaseerde elektrische machines.
In de context van berekeningen van reluctantietorque worden de volgende notaties gebruikt:
Trel vertegenwoordigt de gemiddelde waarde van de reluctantietorque.
V staat voor de aangebrachte spanning, die een cruciale rol speelt bij het energiseren van de motor en de invloed op de interactie van de magnetische velden.
f staat voor de netspanning, die bepaalt hoe snel de magnetische velden veranderen en daarmee de torquegeneratieproces beïnvloedt.
δrel is de torqueshoek, gemeten in elektrotechnische graden. Deze hoek geeft de fasenverschillen aan tussen de stator- en rotor-magnetische velden en is een belangrijke factor bij het berekenen van de grootte van de reluctantietorque.
K is de motorkonstant, een parameter specifiek voor de motor die diverse ontwerprelatieve kenmerken omvat, zoals de geometrie van het magnetische circuit en materiaaleigenschappen.
Reluctantietorque wordt voornamelijk gegenereerd in reluctantiemotoren. Het fundamentele principe achter de productie in deze motoren ligt in de variatie van magnetische reluctantheid. Terwijl de rotor beweegt binnen het magnetisch veld van de stator, veroorzaken veranderingen in de luchtkapafstand en de geometrie van het magnetische pad fluctuaties in reluctantheid. Deze variaties geven op hun beurt weerbarstige torque, die de rotatie van de motor aandrijft.
De stabiliteitslimiet van reluctantiemotoren, in relatie tot de torqueshoek, ligt meestal tussen +δ/4 en -δ/4. Werken binnen deze hoekbereik zorgt ervoor dat de motor stabiel blijft werken, problemen zoals vastlopen of grillig gedrag vermijdend.
Wat betreft constructie, lijkt de stator van een reluctantiemotor sterk op die van een enkelefase-inductiemotor, met windingen ontworpen om een roterend magnetisch veld te creëren. De rotor, daarentegen, is meestal van het eekhoorntjesbakje-type. Dit eenvoudige maar effectieve rotordesign, gecombineerd met de unieke magnetische eigenschappen van de stator, maakt de efficiënte generatie en gebruik van reluctantietorque mogelijk, waardoor reluctantiemotoren geschikt zijn voor een verscheidenheid aan toepassingen waar kosten-effectiviteit en betrouwbare werking belangrijke vereisten zijn.
