第2章 三相异步电动机的组成、原理与拆装
阿聪对电动机的基础知识有了一定的了解，想学习电动机维修。阿明告诉阿聪，学习电动机维修，一般应从三相异步电动机入手，因为三相异步电动机应用广泛，日常维修量大，具有一定的维修利润。要正确维修电动机，必须熟练掌握电动机的拆卸、安装方法，并对其结构组成和工作原理有一个比较清楚的了解。
2.1 三相异步电动机的组成
三相异步电动机广泛应用于工农业生产中，在工业方面，它用于拖动各种机床、起重机、水泵等设备；在农业方面，它用于拖动排灌机械、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等。三相异步电动机种类繁多，一般按转子结构进行分类，主要有笼型转子和绕线转子两种类型，其中笼型电动机应用最为广泛。笼型三相异步电动机的结构如图2-1所示。
图2-1 笼型三相异步电动机的结构
从图2-1中可以看出，笼型三相异步电动机主要由定子（定子绕组、定子铁心）、转子（转子铁心、笼型转子、转子轴、端盖、轴承）及一些附件（扇叶、风扇罩等）等组成。
2.1.1 定子
定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。
1. 机座
机座的作用主要是固定和支撑定子铁心，如图2-2所示。中小型异步电动机一般都采用铸铁机座，并根据不同的冷却方式而采用不同的机座型号。在机座内圆中固定着定子铁心。机座两端的端盖是支撑转子用的。对于封闭式电动机，运行时产生的热量通过铁心传给机座，再从机座表面的散热片散发到空气中。为了加强散热的能力，在机座的外表面有很多均匀分布的散热片，以增大散热面积。另外，在机座上还固定有铭牌，标有电动机的简要数据。
图2-2 机座
2. 定子铁心
定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，定子铁心由导磁性能好的，厚度在0.35～0.5mm之间，且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。硅钢片表面涂有绝缘漆或氧化膜，使片与片间相互绝缘，这样可以减少由于涡流造成的能量损失。铁心内圆冲有均匀分布的槽，在槽中安放绕组。定子铁心和定子冲片如图2-3所示。
图2-3 定子铁心和定子冲片
定子铁心上的槽形通常有三种：半闭口槽、半开口槽及开口槽，如图2-4所示。从提高电动机的效率和功率方面考虑，半闭口槽最好，但绕组的绝缘和嵌线工艺比较复杂，所以，这种槽形适用于小容量和中型低压异步电动机。半开口槽的槽口等于或略大于槽宽的一半，它可以嵌放成型线圈，这种槽形适用于大型低压异步电动机。开口槽适用于高压异步电动机，以保证绝缘的可靠性和下线方便。
图2-4 定子铁心的槽
3. 定子绕组
定子绕组是异步电动机定子部分的电路，它由线圈按一定规律连接而成，如图2-5所示。
图2-5 定子绕组
三相异步电动机有三个独立的绕组，每个绕组包括若干线圈，每个线圈又由若干匝数构成。中小型电动机绕组的导线一般用高强度聚酯漆包圆铜线绕成，这种绕组称为散下绕组。在槽内线圈和铁心之间垫有青壳纸和聚酯薄膜作为槽绝缘。槽内有上、下两层，线圈之间还垫有层间绝缘。铁心槽口上装有槽楔，槽楔是用竹、胶布板或环氧酚醛玻璃布板制成的。图2-6所示为定子槽绝缘结构。
图2-6 定子槽绝缘结构
2.1.2 转子
转子由转子铁心、转子绕组、转轴等组成，如图2-7所示。
图2-7 转子
1. 转子铁心
转子铁心也是异步电动机主磁通磁路的一部分，一般也由厚度为0.35～0.5mm冲槽的硅钢片（转子铁心冲片）叠成，如图2-8所示，转子铁心固定在转轴或转子支架上。
图2-8 转子铁心冲片
总结提高
定子铁心与转子铁心都是由彼此绝缘的硅钢片叠成的圆筒形，但二者所处位置不同：定子铁心装在机座内；转子铁心装在转轴上。另外，定子铁心与转子铁心冲槽位置也不同。定子铁心内圆周表面冲有槽，用于放置定子绕组；而转子铁心外圆周表面冲有槽，用于放置转子绕组。
2. 转子绕组
笼型转子绕组是由嵌放在转子铁心槽内的铜导电条组成。因转子铁心的两端各有一个铜端环，分别把所有铜导电条的两端都焊接起来，形成一个短接的回路。如果去掉铁心，只剩下它的转子绕组（包括导电条和端环），很像一个笼子，所以称为笼型转子，如图2-9（a）所示。目前，中小型笼型转子电动机，大都是在转子槽中浇铸铝液而铸成的笼型转子。它的端环也用铝液同时铸成，并且在端环上铸出许多叶片作为冷却用的风扇，如图2-9（b）所示。这样，不但可以简化制造工艺和以铝代铜，而且，可以制成各种特殊形状的转子槽形和斜槽结构（即转子槽不与轴线平行而是歪扭一个角度），从而能改善电动机的起动性能，减少运行时的噪声。
图2-9 笼型转子绕组
师傅点拨
问：绕线转子电动机与笼型转子电动机的转子有什么不同吗？
答：绕线转子绕组与定子绕组一样，也是由绝缘导线做成的三相绕组。三相绕组通常连接成星形，它的三个引出线接到三个集电环上。这三个集电环也固定在转轴上，并且集电环与集电环之间、集电环与转轴之间都互相绝缘，三相绕组分别接到三个集电环上，靠集电环与电刷的滑动接触，再与外电路的三相可变电阻器相接，以便改善电动机的起动和调速性能，如图2-10所示。
图2-10 绕线转子及其电路
采用绕线转子的异步电动机比笼型转子异步电动机结构复杂，成本也较高，但具有较好的起动性能，即起动电流较小，起动转矩较大，因此，绕线转子电动机适用于对起动有特殊要求的调速场所。
3. 转轴
转轴是电动机输出机械能的重要部位，如图2-11所示，一般用中碳钢制成，可以承受很大的转矩。轴的两端用轴承支撑，固定在机座两端的端盖上。在后端（轴向端称前端）盖外面轴上装着风扇，供轴向通风用。
图2-11 转轴
4. 端盖
电动机的端盖有两个，分别是风扇侧端盖和轴伸端端盖，它们是用来支撑转子的，端盖把定子与转子连成一个整体，使转子能在定子铁心内膛中转动。
小档案
气隙
气隙是定子与转子间的空隙。气隙大小对电动机性能影响很大，气隙大了电动机空载电流大，电动机输出功率下降；气隙太小，定子、转子间容易相碰而转动不灵活。
师傅点拨
问：三相异步电动机与变压器都有铁心和绕组，它们有什么区别吗？
答：三相异步电动机在电磁关系上与变压器相似。变压器有一次绕组和二次绕组，彼此通过铁心中的主磁通建立联系；三相异步电动机中有定子绕组和转子绕组，彼此通过旋转磁场的主磁通建立联系。其主要差别是：变压器是静止的，而异步电动机的转子电路是旋转的。
2.1.3 风扇和风扇罩
风扇起轴向通风散热作用，风扇罩起安全防护作用。