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新能源小车异步电机介绍

异步电机又称感应电机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现电能量转换为机械能量的一种交流电机。 异步电机的种类很多,最常见的分类方法是按转子结构和定子绕组相数分类。按照转子结构来分,有笼型异步电机和绕线型异步电机;按照定子绕组相数来分,有单相异步电机、两相异步电机和三相异步电机。异步电机是各类电机中应用最广、需求量最大的一种。在电动汽车中,主要使用三相笼型异步电机。下面介绍的异步电机就是指三相笼型异步电机。 一、异步电机的结构 异步电机主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成,定子和转子之间存在气隙,此外,还有端盖、轴承、机座和风扇等部件。如图1-78所示为三相异步电机的基本结构。 (1)定子 异步电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座构成。 定子铁芯是电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由0.35~0.5mm厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。定子铁芯的槽型有半闭口型槽、半开口型槽和开口型槽三种。 定子绕组是电机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间互隔120°电角度、对称排列的结构完全相同的绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。 机座主要用于固定定子铁芯与前后端盖,以支撑转子,并起防护、散热等作用。机座通常为铸铁件,大型异步电机机座一般用钢板焊成,微型电机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电机内外的空气可直接对流,以利于散热。为了实现轻量化,很多机座开始采用铸铝件。 (2)转子 异步电机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。 转子铁芯也是电机磁路的一部分,并在铁芯槽内放置转子绕组。转子铁芯所用材料与定子一样,由0.5mm厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁芯冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁芯。一般小型异步电机的转子铁芯直接压装在转轴上,大、中型异步电机(转子直径在300~400mm以上)的转子铁芯则借助于转子支架压在转轴上。 转子绕组是转子的电路部分,它的作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电机旋转。转子绕组分为笼式转子和绕线式转子。 转轴用于固定和支撑转子铁芯,并输出机械功率。转轴一般用中碳钢材料。 异步电机定子与转子之间有一个小的间隙,称为电机气隙。气隙的大小对异步电机的运行性能有很大影响。中小型异步电机的气隙一般为0.2~2mm;功率越大,转速越高,气隙长度越大。 二、异步电机的工作原理 如图1-79所示为异步电机的工作原理图。当异步电机的三相定子绕组通入三相交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电动势,电动势的方向由右手定则来确定。由于转子绕组是闭合通路,转子中便有电流产生,电流方向与电动势方向相同,而载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,驱动电机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
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