异步电动机主要由固定不动的定子和旋转的转子两大部分组成。电动机装配时,转子装在定子腔内,定子与转子间有很小的间隙,称为气隙。图2-1所示为鼠笼式异步电动机拆开后的结构图。
1.定子部分
定子由定子铁芯、定子绕组和机座等部件组成。
(1)定子铁芯。定子铁芯是电机磁路的一部分,同时也用于安放定子绕组。定子铁芯中的磁通为交变磁通,为了减小交变磁通在铁芯中引起的铁耗(涡流损耗和磁滞损耗),定子铁芯由导磁性能较好、厚度小于0.5mm的表面具有绝缘层的硅钢片叠压而成。当铁芯的直径小于1m,用整圆的硅钢片叠成;当铁芯的直径大于1m时,用扇形的硅钢片叠成,如图2-2所示。
定子铁芯叠片内圆开有槽,是用于嵌放定子绕组的。定子槽有开口槽、半开口槽和半闭口槽三种形式。开口槽适用于高压大中型异步电动机,如图2-3(a)所示;半开口槽适用于低压中型异步电动机,如图2-3(b)所示;半闭口槽适用于小型异步电动机,如图2-3(c)所示。
图2-1 鼠笼式异步电动机的结构图
1—端盖;2—轴承;3—机座;4—定子绕组;5—转子;6—轴承;7—端盖;8—风扇;9—风罩;10—接线盒
图2-2 定子机座和铁芯冲片
(a)定子机座;(b)定子铁芯冲片
图2-3 定子铁芯槽
(a)开口槽;(b)半开口槽;(c)半闭口槽
(2)定子绕组。定子绕组是电机的电路部分,定子绕组嵌放在定子铁芯的内圆槽内,由许多线圈按一定的规律连接而成。定子绕组是三相对称绕组,它由三个完全相同的绕组组成,三个绕组在空间互差120°电角度。
(3)机座。机座是电机的外壳,用以固定和支撑定子铁芯及端盖。机座应具有足够的强度和刚度,同时还应满足通风散热的需要。按安装结构可分为立式和卧式。小型异步电机的机座一般用铸铁铸成,大型异步电机机座常用钢板焊接而成。
2.转子部分
转子由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件构成。
(1)转子铁芯。转子铁芯的作用与定子铁芯相同,也是电机磁路的一部分。通常用定子冲片内圆冲下来的中间部分做转子叠片,即一般仍用厚度小于0.5mm的硅钢片叠压而成,转子铁芯叠片外圆冲槽,用于安放转子绕组,如图2-4所示。整个转子铁芯固定在转轴上,或固定在转子支架上,转子支架再套在转轴上。
(2)转子绕组。转子绕组按其结构形式可分为鼠笼式和绕线式两种。
1)鼠笼式转子绕组。在转子铁芯的每一个槽中插入一根裸导条,在导条两端分别用两个短路环把导条连成一个整体,形成一个自身闭合的多相短路绕组,如果去掉转子铁芯,整个绕组如同一个“鼠笼子”,故称鼠笼式转子。大型异步电动机的鼠笼转子一般采用铜条转子,如图2-5所示。中小型异步电动机的鼠笼转子一般采用铸铝转子,如图2-6所示。(www.xing528.com)
图2-4 转子铁芯冲片
1—转子冲片;2—定子冲片
图2-5 铜条转子结构
(a)铜条转子绕组;(b)铜条转子
图2-6 铸铝型转子结构
(a)铸铝转子绕组;(b)铸铝转子
1—端环;2—风叶;3—铝条;4—转子铁芯
鼠笼式转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用的转子,所以得到广泛应用。
2)绕线式转子绕组。与定子绕组一样,绕线式转子绕组也是对称的三相绕组,一般做星形连接。绕组的三根出线端分别接到转轴上彼此绝缘的三个滑环上,称为集电环,通过电刷装置与外部电路相连,如图2-7所示。这种转子的特点是可在转子绕组回路串入外接电阻,从而改善电动机的起动、制动与调速性能。
图2-7 绕线转子
(a)绕组外观;(b)绕组接线图
1—转子绕组;2—滑环;3—电刷;4—三相可变电组器
与鼠笼式转子相比,绕线式转子结构复杂,价格较高,一般用于要求起动转矩大或需要平滑调速的场合。
(3)转轴。转轴的作用是支撑转子和传递机械功率。为保证其强度和刚度,转轴一般用低碳钢制成,整个转子靠轴承和端盖支撑着。
(4)端盖。端盖是电机外壳机座的一部分,一般用铸铁或钢板制成。中小型电机一般采用带轴承的端盖。
3.气隙
异步电动机定子内圆和转子外圆之间有一个很小的间隙,称为气隙。异步电动机气隙一般为0.2~2mm左右。气隙的大小与均匀程度对异步电动机的参数和运行性能影响很大。从性能上看,气隙越小,产生同样大小的主磁通时所需要的励磁电流也越小,由于励磁电流为无功电流,减少励磁电流可提高功率因数,但是气隙过小,会使装配困难,或使定子与转子之间发生摩擦和碰撞,所以气隙的最小值一般由制造、运行和可靠性等因素来决定。
图2-8 异步电动机工作原理示意图
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