异步电动机的结构主要由定子、转子组成,定子与转子之间存在气隙。图3-3所示为异步电动机外形及典型的笼型转子异步电动机各零部件及其相对安装位置。

图3-3　笼型异步电动机的结构

(一)定子

定子主要由定子铁心、定子绕组和外壳三部分组成。

1.外壳(端盖、轴承等)

三相异步电动机的外壳包括机座、端盖、轴承和接线盒等。

机座:机座是用来固定和支撑定子铁心的。中、小型异步电动机多采用铸铁机座,而大型异步电动机则采用钢板焊接机座。小型封闭式异步电动机机座外面还铸有筋片以加强散热。

端盖:用铸铁或铸钢浇铸而成,其作用是把转子固定在定子腔内,保证转子的均匀旋转。

轴承:减小摩擦,保证转子的正常旋转。

接线盒:固定和保护定子绕组的引出端子,并便于改、接线。

吊环:处于电机最上端,便于搬运、安装异步电动机。

2.定子铁心

定子铁心的作用是形成磁路的一部分,并起固定定子绕组的作用。

为增强导磁能力和减少铁损,定子铁心常用0.5mm厚的硅钢片冲片叠成,片间涂上绝缘漆或硅钢片经氧化处理后表面形成氧化膜,当铁心直径小于1m时,用整圆冲片;直径大于1m时,用扇形冲片。冲片内圆上冲有许多形状相同的槽,用来嵌放定子绕组,如图3-4所示。

图3-4　定子机座及铁心冲片

(a)定子机座;(b)定子铁心冲片

定子铁心槽形如图3-5所示。100kW以下的小型异步电动机通常采用半闭口槽,绕组则用高强度漆包圆导线制成;电压在500V以下的中型异步电动机通常采用半开口槽,其定子绕组则用高强度漆包扁导线或玻璃丝包扁线制成,对高压大中型异步电动机,都采用开口槽形,配之以硬导线制成的成型线圈。

图3-5　定子铁心槽形

(a)开口槽;(b)半开口槽;(c)半闭口槽

3.定子绕组

定子绕组的作用是产生主磁场,是异步电动机的定子电路部分。为保证其机械强度和导电性能,其材料主要采用紫铜。

一般情况下,三相异步电动机三相绕组的6个出线端子均接在机座侧面的接线盒上。

定子绕组按槽内有效边的放置有单层绕组和双层绕组两类。10kW以下的小容量异步电动机,常采用单层绕组,即采用同心式(二极)、链式(q=偶数)或交叉式(q=3)绕组;容量较大的异步电动机都采用双层短距绕组。(www.daowen.com)

(二)转子

转子由转子铁心、转子绕组和转轴三者组成。

1.转轴(风扇)

转轴的作用是固定铁心和传递机械功率。为保证其强度和刚度,转轴一般由低碳钢制成。为加强散热,异步电动机的转轴上还装有风扇。

2.转子铁心

转子铁心也是异步电动机磁路的一部分,并用来固定转子绕组。

与定子铁心一样,为了减小铁损和增强导磁能力,转子铁心一般由0.5mm厚的硅钢片冲片叠成。转子铁心固定在转轴上(或转子支架上),其外圆上开有槽(用来嵌放转子绕组),如图3-6所示。

图3-6　转子铁心冲片及槽形

(a)绕线式;(b)笼型;(c)深槽式;(d)双笼型

3.转子绕组

转子绕组是实现机、电能量转换的场所。根据转子绕组结构的不同,可分为笼型和绕线型两种。

(1)笼型转子。

在转子铁心的每一个槽中,插入一根裸导条,并在转子铁心两端槽口外用两个铜环(称为端环)将全部导条短接,形成多相短路绕组。如果将转子铁心去掉,整个转子绕组的外形像一个松鼠笼子,故称笼型转子,如图3-7所示。

笼型转子除了采用铜条作为导条外,为了节约用铜和提高生产率,中、小型异步电动机还常采用铸铝型转子,在制造时,将转子铁心叠好后放在模子内,用熔化了的铝水将导条、端环和端环上的风扇一次浇铸而成。

(2)绕线型转子。

绕线型转子绕组与定子绕组结构非常相似。在转子铁心槽中,嵌放着三相对称绕组(多为双层短距波绕组),三相绕组的末端连在一起,3个首端分别接到转子轴上3个彼此绝缘的集电环上(即采用星形接法)。集电环用铜制成,并固定在转轴上。转子绕组通过集电环和电刷与外电路的3个可变电阻串联,如图3-8所示。

图3-7　笼型转子结构

(a)插铜条;(b)铸铝

图3-8　绕线型转子结构及其接线

为了减小电刷与集电环间的摩擦损耗和电刷的磨损、提高电机运行的可靠性,有的绕线式异步电动机还装有提(举)刷短路装置,以便电动机启动结束且不需要调速时,移动该装置手柄,使电刷与集电环表面脱离接触,并且在切除全部三相可变电阻的同时,使3个集电环彼此短接,以保证转子三相绕组自成封闭回路。

(三)气隙

为保证转子的正常旋转,异步电动机的定子、转子之间存在着气隙。异步电动机的气隙一般在0.2～2mm之间,气隙不能太大,否则,磁路的磁阻增大,产生相同磁通所需的励磁电流增大,功率因数降低;受机械加工精度的影响,气隙也不可能太小,同时气隙太小,会使电机装配困难或使定子与转子之间发生摩擦和碰撞。

异步电动机气隙大小、均匀程度对电动机性能会产生影响,为此,在检修和安装电动机时,一定要保护好止口、轴承室和轴上的轴承挡位,不能使其受到机械损伤,尤其要严禁强力敲击等“野蛮装卸”手段,否则,维修后的电机性能将会达不到原来的水平。