干货 | 感应电动机的基本结构与工作原理

顾名思义，感应电动机运行的基本原理是基于电动汽车电机定子与转子之间的电磁感应作用，感应电动机置转子于转动磁场中，因涡电流的作用，使转子转动。感应电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。感应电动机是应用最广的一种异步电动机。

异步电动机是泛指负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系的一种交流电动机。在某种情况下，感应电动机也可以叫异步电动机。异步电动机的缺点是功率因数较差。

这是因为异步电动机运行时，必须从电网里吸落后性的无功功率，它的功率因数总是小于1。　

(1)感应电动机基本结构

一般用途的感应电动机的典型结构如图4-23所示。

由图4-23可知，感应电动机和其他类型电动机一样，由三大部分组成：固定部分、转动部分和辅助部分。感应电动机组成主要包括定子、转子和辅助部分。定子包括绕组定子铁心、机座；转子包括铸铝转子、转轴和平衡块等；辅助部分包括端盖、接线盒、风扇和风罩。感应电动机有鼠笼式感应电动机和绕线式感应电动机，具体如图4-24所示。

(2)感应电动机气隙旋转磁场和感应电动势

感应电动机工作时，由定转子共同建立的气隙基波磁场，并与转子绕组的电流形成相互作用产生电磁力(Fe）从而形成电磁转矩。电磁转矩克服负载转矩输出机械功，于是感应电动机实现了机电能量转换。感应电动机能够正常工作必需满足两个基本条件：电动机的定子、转子基波磁动势必须能合成并在气隙内建立旋转磁场；转子转速必须小于气隙磁场的转速，并且两者保持一个差值。气隙基波旋转磁场也就是主磁场的旋转速度，它与电源频率的关系为

       ns=60f/p

　　式中ns—同步转速(r／min)；

　　f—定子电源频率(Hz)；

　　p—定子绕组的极对数。

应当指出，感应电动机的空载气隙磁场是由定子绕组的交流磁动势建立的。

电动机笼型转子和绕线型转子结构图如图4-25所示。

励磁磁动势：给异步电动机通入对称的三相交流电时，将会在气隙中会产生一个旋转的气隙磁场，这个旋转的磁场会同时切割定转子绕组，这样在两个绕组内会产生相应的感应电动势，但是由于转子绕组是开路的，所以没有电流，即没有磁动势。由此可见，在这种情况下，整个气隙磁场全部是由定子绕组内的三相对称电流产生，为此，定子磁动势又叫做励磁磁动势，定子电流也叫励磁电流。由于整个分析过程是完全对称的，所以在分析时仅以一相（A相）为例来进行讲解。

电流产生的旋转磁场的磁动势的特点：当A相电流达到正最大时，它所对应的磁动势也达到正最大。转子不转的三相异步电动机，相当于一台副边开路的三相变压器，其中定子绕组是原绕组，转子绕组是副绕组，只是在磁路中，异步电动机定、转子铁心中多了一个空气隙磁路而已。

主磁场：当定子三相绕组外施加三相对称电压时，绕组内流过三相对称电流，将产生旋转磁动势建立起旋转磁场。其中穿过气隙到达转子的基波磁场起主要作用，称为主磁场。

漏磁场：只铰链定子绕组就形成闭合回路，未能到达转子的磁场，称为定子漏磁场。

(3)感应电动机的工作原理

电动机定子接三相电源后，电动汽车电机内便形成圆形旋转磁动势，圆形旋转磁密，设其方向为逆时针转。若转子不转，转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势E，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受力f，用左手定则确定受力方向，如图4-26所示。

转子受力，产生转矩T，为电磁转矩，方向与旋转磁动势同方向，转子便在该方向上旋转起来。转子旋转后，转速为n，只要n

即为异步电动机转差率：s= n1—n/ n1

在正常情况下，异步电动机的转子转速总是略低与旋转磁场的转速（同步转速）。

转差率是一个表征异步电动机运行状态的一个基本参数。感应电动机的转速随负载的变化而变化。于是电动机实现了机电能量的转换，这就是感应电动机运行的基本原理。

(4)三相交流感应异步电动机

用于电动汽车上的三相异步电动机多是笼型异步电动机，其定、转子是由层叠的薄硅钢片组成，以减少电动机损坏，提高效率。

一般电动机的封装多采用铝盖封装,液体冷却，以减轻电动机的重量，可以使电动机结构更紧凑，体积更小。异步电动机由于成本低，坚固耐用，速度范围宽等特点适合用于电动汽车。PCIM是用一个六相逆变器进行控制，无需机械开关 丧改变电动机的极数，它根据转矩的变化利用两个一般性的矢量控制实现电极数三动改变。这种电动机高速运行时具有良好的性能，而且恒功率范围宽，适合于大型的电动汽车。