单相异步电动机的结构

单相异步电动机的结构

    单相异步电动机主要由定子、转子和起动装置三部分组成，其基本结构如图5 2所示。

    1．定子部分

    单相异步电动机的定子主要由机壳、铁心和定子绕组三部分组成。

(1) 机壳。如图5-3所示，一般采用铸铁、铸铝或钢板制成，其结构形式则根据电动机的使用环境及冷却方式而定。单相异步电动机的机壳形式一般分为开启式、防护式和封闭式等几种。开启式结构的定子铁心和绕组大部分外露，由周围空气进行白然冷却，多用于一些电动机与被拖动机械整装一体的使用场合，例如洗衣机用电动机等。防护式结构则是在电动机的通风路径上开些必要的通风孔道，而铁心和绕组这些重要部分则被机壳和端盖保护起来。封闭式结构则是将整个电动机采取密闭起来的方式，使电动机的内部与外界基本隔绝，以防止外部的侵蚀与污染。电动机内部的热量则由机壳与端盖向外散发，当散热能力不足时可在外部加装风扇冷却。

 

图5 2单相异步电动机及其结构

1-键  2-波形弹簧圈  3-轴承  4-前端盖  5、6-离心开关的离心器及开关底板

    7-出线盒  8-定子  9-转子  10-铭牌  11-电容器  12-电容器卡子

13-螺钉及垫圈  14-后端盖  15-护油垫  16-风扇  17-风扇罩

 

图5-3机壳

    此外，有些专用单相电动机可以不用机壳，而是直接将电动机与被拖动机械整体设计在一起，例如电钻、电锤等手提式电动工具就是采用这种设计结构。

    (2)铁心。定子铁心多用铁损小、导磁性能好、厚度为0.35mm的硅钢片冲槽后叠压而成，定、转子冲片都冲有槽。由于单相异步电动机定、转子之间的气隙比较小，一般在0.2～0. 4mm以内，为减小定、转子开槽所引起的电磁噪声和齿谐波附加转矩的影响，定子铁心多采用半闭口槽形状。转子则多为闭口或半闭口槽，并且还采取转子斜槽的方法来降低齿谐波所带来损耗的影响。集中绕组罩极式单相异步电动机的定子铁心则为凸极磁极形状，它也用硅钢片冲制后叠压而成。

(3)定子绕组。定子绕组如图5-4所示，单相异步电动机的定子绕组均采取两相绕组的形式，即嵌置有主绕组和辅助绕组这样两套绕组。主绕组和辅助绕组的轴线在定子空间相差90°电角度，两相绕组的槽数、槽形和线圈匝数可以相同，也可以不相同。一般主绕组占定子总槽数的2／3，辅助绕组占定子总槽数的1/3，但应根据各种电动机的技术要求而定。

 

图5-4定子绕组

    单相异步电动机常用的定子绕组形式主要有单层同心式绕组、单层链式绕组、正弦绕组和双层叠绕组等。罩极式单相异步电动机的定子绕组则多为集中式磁极绕组，在磁极极面的一部分上面嵌放有短路铜环式的罩极线圈。

    单相异步电动机定子绕组的导线均采用高强度聚酯漆包线，线圈在线模上绕好后，嵌放在备有槽绝缘的定子铁心槽内。经浸漆、烘干等绝缘处理，以提高绕组的机械强度、电气强度和耐热性能。

    2．转子部分

转子部分如图5 5所示，单相异步电动机的转子主要由转轴、转子铁心、转子绕组三部分组成。

 

图5-5转子部分

    (1)转轴。转轴用含碳轴钢制成，轴的两端安置有用于支撑转子的轴承。单相异步电动机常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两类，小容量单相电动机则采用含油滑动轴承，这种轴承结构简单，噪声也很小，因而得到普遍使用。轴承由轴承定、轴承盖装固在端盖上。

    (2)转子铁心。转子铁心是用与定子铁心相同的硅钢片进行冲制，然后将冲有齿槽的转子冲片叠装后压人转轴而成。

    (3)转子绕组。单相异步电动机的转子绕组一般有两种形式，即笼形和电枢形。笼形转子绕组是用铝或铝合金一次铸造而成，它广泛应用于各种单相异步电动机的转子绕组中。电枢形转子绕组则采用与直流电机绕组相同的分布式绕组，这种分布式转子绕组主要用于单相串励电动机的电枢。

    3．起动装置

    单相电动机起动装置的类型有很多，主要可分为离心开关和起动继电器两大类。图5 6所示为离心开关的结构示意图。离心开关主要包括旋转和固定两部分，旋转部分装在转子转轴上，随转子一起旋转。固定部分则装在前端盖内，其工作原理如图5-7所示，它利用一个随转轴一起转动的部件一离心块来进行工作。单相电动机起动后，当转子转速达到额定转速的70%～80%时，离心块的离心力将大于拉紧弹簧对动触点的压力，使动触点与静触点脱开，从而切断辅助绕组与电源的连接，仅让电动机的主绕组单独在电源上运行。

    因离心块的结构较为复杂，容易发生故障，严重时甚至烧毁辅助绕组，并且离心开关又整体安装在电动机内部，出故障时检查、修理都极为不便，故现在的单相电

动机已较少采用离心开关作为起动装置，转而使用多种类型的起动继电器。单相电动机一般均将起动继电器装在自身的机壳上面，这样就使电动机的检查、修理极其方便。常用的继电器有电压型、电流型和差动型等，下面分别介绍其工作原理。

 

图5-6  离心开关结构示意图

 

图5-7  离心开关工作原理图

(1) 电压型起动继电器。电压型起动继电器的接线如图5-8所示，继电器的电压线圈跨接在单相电动机的辅助绕组上，其常闭触点串联接在辅助绕组电路中。接通电源后，主、辅绕组中均有电流通过，这时电动机开始起动。由于跨接在辅助绕组上的电压线圈的阻抗比辅助绕组大，故电动机低速运转时，流过电压线圈中的电流很小。但随着转速的不断升高，辅助绕组中的反电动势逐渐增大，使得电压线圈内的电流也随之增大，当达到一定数值时，电压线圈产生的电磁力克服弹簧的拉力使常闭触点断开，从而切断了辅助绕组与电源的连接。由于起动用辅助绕组内的感应电动势使电压线圈中仍有电流流过，故仍能保证单相电动机在正常运行时辅助绕组不会接入电源。

 

图5-8  电压型起动继电器接线图

(2) 电流型起动继电器。电流型起动继电器的接线如图5-9所示，起动继电器的电流线圈与单相电动机的主绕组串联，常开触点则与电动机辅助绕组串联。电动机未接通电源时，常开触点在弹簧压力的作用下处于断开状态。而当电动机接通电源进入起动阶段时，此时比额定电流大几倍的起动电流将流经继电器线圈，使继电器铁心产生极大的电磁力。该电磁力足以克服弹簧压力使常开触点闭合，从而将辅助绕组与电源接通，使电动机顺利起动。随着电动机转速的不断上升，其电流逐渐减小，而当电动机转速达到额定转速的70%-80%时，主绕组内的电流迅速减小，这时起动继电器电流线圈产生的电磁力将会小于弹簧压力，常开触点又被断开，于是辅助绕组与电源被切断。至此，电动机的起动过程结束，随后即进入运行阶段。

 

图5-9  电流型起动继电器接线图

    (3)差动型起动继电器。差动型起动继电器的接线如图5-10所示，差动式起动继电器具有电流和电压两个线圈，因而工作更为准确、可靠。它的电流线圈与电动机的主绕组串联，电压线圈则经过常闭触点后与电动机的辅助绕组并联。当单相电动机接通电源时，主绕组和电流线圈中的起动电流都很大，使电流线圈产生的电磁力足以保证触点能可靠地吸合。起动以后因电流逐步减小，致使电流线圈产生的电磁力也随之减小，于是，电压线圈所产生的电磁力使触点断开，从而切除了辅助绕组的电源。电动机的起动过程完毕。

    近年来，在电冰箱压缩机和电风扇等小功率单相电动机中，还逐渐使用一种PTC无触点起动器。由于PTC元件具有体积小、无电弧和使用方便等优点，日益受到重视。图5-11所示为采用PTC起动器的单相电动机接线图。PTC元件的工作原理为：通电前，PTC的温度低于居里点，处于“通”的状态，因而在接通电源的瞬间，电源电压基本上全部加在辅助绕组上，电动机得以起动。同时由于起动电流瞬间通过PTC元件，使元件自身发热后温度急剧升至居里点以上，从而进入高阻状态。当单相电动机已顺利起动后，PTC元

件实际上已处于“断路”状态，电流也下降到极小的程度，而整个起动时间仪2s左右。

 

图5-10差动型起动继电器接线图

 

图5 -11用PTC起动的单相电动机接线图

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