关于电机的分类及其基本结构和原理

胡雪梅 冯中元 武定银

摘 要：人类社会的生存和发展离不开能源。而能源有多种形式，如热能、光能、化学能、机械能、电能和原子能等。其中，电能是最重要的能源之一，和其他能源形式相比具有明显的优点，适宜大量生产和集体管理、转换经济、传输和分配容易、便于自动控制。另外，它还是一种洁净能源，对环境的污染非常小。因此，电能在农业生产、交通运输、科学技术、信息传输、国防建设以及日常生活等各个领域获得了极为广泛的应用。电机是生产、传输、分配及应用电能的主要设备。

关键词：能源;电能;电机

电机是利用电磁感应原理工作的机械，它用途广泛，种类很多。常用的分类方法主要有两种。一种分类方法是按照能量转换值来分，可以分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。发电机的功能是将机械能转换为电能。电动机的功能则是将电能转为机械能，它可以作为拖动各种生产的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种用电所消耗的电能占全国总发电量的60%-70%。变压器的作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。控制电机主要作用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中，作为等多种控制元件使用。如，国防工业、数控机床、计算机外围设备、机器人和音像设备等均大量使用控制电机。

另一种分类方法是按照电机结构、转速或运动方式分类，可分为变压器、旋转电机和直线电机等。变压器是一种静止的电机。旋转电机根据电源电流的种类的不同，又可以分为直流电机和交流电机两大类，交流电机又可以分为同步电机和异步电机。同步电机转速恒为同步转速，电力系统中的发电机几乎都是同步发电机。异步电动机作为电动机进行时，其转速低于同步转速。作为发电机进行时，其转速高于同步转速。异步电动机主要用作电动机。直线电动机就是把电能转换成直线运动的电机。直线电动机又可以分为直线异步电动机、直线同步电动机、直线直流电动机和其他直线电动机。

一、电动机的结构

电动机的结构是由定子和转子组成。定子由铁心、绕组、与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗，定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放绕组，硅钢片铁心在叠压后称为一个整体，固定于基座上。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边，分别放在两个槽里。三相对称绕组AX、BY、CZ可连接成星型或三角形，机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座，根据不同的冷却方式采用不同的机座形式。转子由铁心与绕组组成。转子铁心压装在转轴上，由硅钢片叠压而成，转子硅钢片冲片，转子铁心也是电动机磁路的一部分，转子铁心、气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路。异步电动机转子绕组多采用鼠笼式，它是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇注而成。这不仅是以铝代铜，而且制造也快。

异步电动机的转子绕组除了鼠笼式外还有绕线式，绕线式转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里，转子绕组一般是连接成星型的三相绕组，转子绕组组成的磁极数与定子相同，绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻。

二、异步电动机的工作原理

三相交流电流的电动机的定子绕组通入三相交流电，就会产生一个旋转磁场，旋转磁场的磁力线通过定子铁芯、气隙和转子铁芯构成回路。异步电动机转子绕组导体由于相对于旋转磁场运动，就会因切割磁力线而感应电动势，因而转子绕组就会流过电流。载流的转子绕组导体在旋转磁场中会受到电磁力的作用。在电磁力形成的电磁转矩作用下，电动机转子就沿着旋转磁场的防风转动起来。

三、电机的定期维护和保养

为了保证电机的正常工作，除了按操作规程正常使用、运行过程中注意正常监视和维护外，还应该进行定期检查，做好电机维护保养工作。这样就可以及时消除一些毛病，防止故障发生，保证电机安全可靠地运行。定期维护的时间间隔可根据电机的形式考虑使用环境决定。定期维护的内容如下。

1.清擦电机。及时清除电机机座外部的灰尘、油泥。如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。

2.检查和清擦电机接线端子。检查接线盒接线螺丝是否松动、烧伤。

3.检查各固定部分螺丝，包括地脚螺丝、端盖螺丝、轴承盖螺丝等。将松动的螺母拧紧。

4.检查传动装置、检查皮带轮或联轴器有无魄力、损坏，安装是否牢固;皮带及其联结扣是否完好。

5.电机的自动设备，也要及时清擦外部灰尘，擦拭触头，检查各接线部位是否有烧伤痕迹，接地线时候否良好。

6.轴承的检查与維护。轴承在使用一段时间后应该清洗，更换润滑脂或润滑油。清洗和换油的时间，应随电机的工作情况，工作环境，清洁程度，润滑剂种类而定。一般每工作3-6个月，应该清洗一次，重新换润滑脂，油温较高时，或者环境条件差、灰尘较多的电机要经常清洗、换油。

7.绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以检查电机绕组的干燥是非常重要的。电机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素存在，都会破坏电绝缘，最常见的是绕组接地故障，即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰。发生这种故障，不仅影响电机正常工作，还会危及人身安全，所以，电机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电机机壳接地是否可靠。

8.除了按上述几项内容对电机进行定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电机进行一次彻底、全面地检查、维护，增补电机缺少、磨损的元件，彻底消除电机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查磨损情况。发现问题，及时处理。一般来说，只要使用正确，维护得当，发现故障及时处理，电机的工作寿命是很长的。

随着人类的不断发展，我相信电机一定在我们生活中扮演越来越重要的角色。