2.1 单相异步电机类型及结构

2.1.1 单相异步电机类型

单相异步电机有何优缺点？

采用单相交流电源的异步电机称为单相异步电机。单相异步电机由于只需要单相交流电，故使用方便、应用广泛，如可用于小型机床、轻工设备、医疗机械、家用电器、电动工具、农用水泵、仪器仪表等众多领域。

单相异步电机具有使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方便、噪声小、对无线电系统干扰小等优点。

单相异步电机的缺点是体积稍大、性能稍差。

由于中国的单相电压是220V，而国外的单相电压如美国为120V，日本为100V，德国、英国、法国为230V，所以在使用国外的单相异步电机时需要注意电机的额定电压与电源电压是否相同。

单相异步电机有哪些类型？

单相异步电机按用途可分为驱动用电机和控制用电机。驱动用电机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电机，以及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电机。

根据启动方法或运行方式的不同，单相异步电机可以分为以下几类：

（1）单相电阻启动异步电机，如冰箱压缩机。

（2）单相电容启动异步电机，如波轮洗衣机电机。

（3）单相电容运转异步电机，如空调压缩机。

（4）单相电容启动和运转异步电机，如部分小型机床、水泵、木工机械、食品机械上使用的单相电机。

此外，在一些小家电产品中，常常使用单相罩极异步电机动力源，如洗碗机、抽湿机、抛光机、磨刀器等小家电。

2.1.2 单相异步电机的结构

单相异步电机有何结构？

单相异步电机的种类较多，外形差异也较大，但就其共性而言，电机的结构都由固定部分——定子、转动部分——转子、支撑部分——端盖和轴承三大部分组成，如图2-1所示。在定子和转子之间有气隙。

单相异步电机的定子有何结构？

单相异步电机的定子由绕组和铁心组成。

（1）铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成，其作用是构成磁路，嵌放定子绕组。为了嵌放定子绕组，在定子冲片上均匀地冲制了若干个形状相同的槽，如图2-2所示。

（2）绕组分为主绕组和副绕组，其作用是构成电路部分，用来感应电动势、流过电流，实现机电能量转换。主绕组又称工作绕组，副绕组又称启动绕组或辅助绕组。

定子绕组在槽内部分与铁心间必须可靠绝缘。槽绝缘的材料、厚度由电机耐热等级和工作电压来决定。

单相异步电机的转子有何结构？

单相异步电机的转子也是由铁心、转轴和绕组三部分组成，如图2-3所示。

（1）铁心，一般由厚度为0.5mm的低硅钢片叠装而成，构成磁路。

（2）转轴，用来支撑转子铁心和输出机械转矩。

（3）绕组，可分为笼形绕组和绕线式绕组，用于构成电路部分。

定子绕组多采用高强度聚脂漆包线绕制。转子绕组一般采用笼型绕组，常用铝压铸而成。两种绕组的中轴线错开一定的电角度，目的是为了改善启动性能和运行性能。

由两相绕组在气隙中形成旋转磁场，转子导条感生电势产生电流，电流和磁场作用产生作用力使转子旋转，由于转子旋转速度低于旋转磁场的速度，所以叫异步电机。

转子为什么要斜槽？

转子开槽会产生齿谐波，齿谐波的分布系数及短距系数和基波相同，不能用分布及短距的方法削弱它。在单相电机中通常采用转子斜槽的办法，使齿谐波磁场在转子导条中感应的电势被抵消掉，这样就能防止齿谐波磁场产生的附加转矩、损耗、噪声。槽一般斜一个定子齿距。

请师傅介绍端盖和轴承。

端盖主要作用是确定转子的轴的空间位置，相应于不同的机座材料，端盖也有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件。轴承有滚珠轴承和含油轴承。

单相异步电机是如何工作的？

在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，会建立电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。

该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电机转动的合成转矩。

当转子静止不动时，转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。故如果不采取一定的措施，单相异步电机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。

单相异步电机的工作原理如图2-4所示。