单相异步电动机结构与工作原理概述

在单相异步电动机领域，专用电机占据了相当大的份额，它们的结构各具特色，形态多样。然而，从共性角度审视，这些电动机均由三个主要部分构成：稳定的基础部分——定子、动力的转动部分——转子，以及支撑和保护的部分——端盖和轴承。

构造方面，交流伺服电机大多属于单相异步电动机，其转子结构主要有鼠笼形和杯形两种。与常规电机相似，交流伺服电机亦由定子和转子组合而成。定子装备有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，这两个绕组在空间上形成90°的电角度差。固定和保护定子的机座通常由硬铝或不锈钢制成。鼠笼型转子交流伺服电机的转子与普通三相笼式电机的转子相同。而杯型转子交流伺服电机的结构由外定子、杯型转子和内定子三部分组成。其外定子与鼠笼型转子交流伺服电机的外定子相同，转子由非磁性导电材料（如铜或铝）制成空心杯形状，底部固定在转轴上。由于空心杯壁薄（小于0.5mm），其转动惯量极小。内定子由硅钢片叠压而成，固定在一个端盖上，不包含绕组，仅作为磁路使用。电机运行时，内外定子均不动，只有杯型转子在内、外定子之间的气隙中旋转。皖南电机对于输出功率较小的交流伺服电机，励磁绕组和控制绕组通常分别安装在内外定子的铁心槽内。

电机的主要部件包括：1、机座；2、铁心；3、绕组；4、端盖；5、轴承；6、离心开关或起动继电器和PTC起动器；7、铭牌。

1、机座

机座的结构根据电动机的冷却方式、防护形式、安装方式和用途有所不同。按材料分类，有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。铸铁机座带有散热筋，机座与端盖通过螺栓连接。铸铝机座通常不带散热筋。钢板结构机座由1.5-2.5毫米厚的薄钢板卷制、焊接而成，再焊接钢板冲压件的底脚。某些专用电动机的机座相当特殊，如冰箱电动机，通常与压缩机一起安装在密封罐中。而洗衣机和甩干机的电动机则无机座，端盖直接固定在定子铁心上。皖南电机价格表

2、铁心

铁心包括定子铁心和转子铁心，其作用与三相异步电动机相同，用于构建电动机的磁路。

3、绕组

单相异步电动机的定子绕组通常分为主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组），两种绕组的中轴线错开一定的电角度，旨在优化启动和运行性能。定子绕组通常采用高强度聚脂漆包线绕制。

4、端盖

端盖根据机座材料的不同，有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件等。

5、轴承

轴承分为滚珠轴承和含油轴承。

6、离心开关或起动继电器和PTC起动器

（1）离心开关

在单相异步电动机中，除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的70%左右时，通常借助离心开关，切除单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组，或切除电容起动及运转异步电动机的起动电容器。离心开关通常安装在轴伸端盖的内侧。

（2）起动继电器

某些电动机，如冰箱电动机，由于与压缩机组装在一起，并放在密封罐中，不便于安装离心开关，因此使用起动继电器代替。继电器的吸铁线圈串联在主绕组回路中，起动时，主绕组电流很大，衔铁动作，使串联在副绕组回路中的动合触点闭合。于是副绕组接通，电动机处于两相绕组运行状态。随着转子转速上升，主绕组电流不断下降，吸引线圈的吸力下降。安徽皖南电机当到达一定的转速，电磁铁的吸力小于触点的反作用弹簧的拉力，触点被打开，副绕组就脱离电源。

（3）PTC起动器

*新式的启动元件是“PTC”，它是一种能“通”或“断”的热敏电阻。PTC热敏电阻是一种新型的半导体元件，可用作延时型起动开关。使用时，将PTC元件与电容起动或电阻起动电机的副绕组串联。在起动初期，因PTC热敏电阻尚未发热，阻值很低，副绕组处于通路状态，电机开始起动。随着时间的推移，电机的转速不断增加，PTC元件的温度因本身的焦耳热而上升，当超过居里点Tc（即电阻急剧增加的温度点），电阻剧增，副绕组电路相当于断开，但还有一个很小的维持电流，并有2-3瓦的损耗，使PTC元件的温度维持在居里点Tc值以上。当电机停止运行后，PTC元件温度不断下降，约2-3分钟其电阻值降到Tc点以下，这时可以重新启动，这一时间正好是电冰箱和空调机所规定的两次开机间的停机时间。

PTC起动器的优点：无触点、运行可靠、无噪无电火花，防火、防爆性能好。且耐振动、耐冲击、体积小、重量轻、价格低。

7、铭牌

铭牌包括：电机名称、型号、标准编号、制造厂名、出厂编号、额定电压、额定功率、额定电流、额定转速、绕组接法、绝缘等级等。

原理方面，交流伺服电机的工作原理与单相感应电动机并无本质区别。然而，交流伺服电机必须具备一个性能，即能够克服所谓的“自转”现象，即在没有控制信号时，它不应转动；特别是在它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。皖南电机而普通的感应电动机一旦转动起来，如控制信号消失，往往仍在继续转动。

当电机处于静止状态时，如控制绕组未加控制电压，此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。皖南电机价格表可以把脉动磁场看作两个圆形旋转磁场的组合。安徽皖南电机这两个圆形旋转磁场以相同的大小和速度，向相反方向旋转，分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同、相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转子无法转动。一旦控制系统出现偏差信号，控制绕组就要接受相应的控制电压。在一般情况下，电机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看作是由两个圆形旋转磁场合成而成的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等（正转者大，反转者小），合成力矩不为零，因此伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来。随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相180°，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。

为了使交流伺服电机具备控制信号消失，立即停止转动的功能，其转子电阻做得特别大，使临界转差率Sk大于1。在电机运行过程中，如果控制信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，这个脉动磁场可以看作是正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。图3-13画出了正向及反向旋转磁场切割转子导体后产生的力矩一转速特性曲线，以及它们的合成特性曲线。假设电动机原来在单一正向旋转磁场的带动下运行于A点，此时负载力矩是。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可以看作是正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线3运行。由于转子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下，使转子迅速停止。

必须指出，普通的两相和三相异步电动机在正常情况下都是在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以通过不同程度的不对称运行来实现控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。