电机中的定子和转子——定义、类型、构造和功能

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电机是一种能量转换装置，可以将电能转换为机械能，或将机械能转换为电能。将电能转换为机械能的机器称为电动机。将机械能转换为电能的电机称为发电机。发电机和电动机的构造和机械部件几乎相同。任何电机（发电机或电动机）的两个基本部件是定子和转子。定子是机器的静止部分，而转子是机器的旋转部分。

在本文中，我们将探讨电机定子和转子的基础知识。此外，我们将学习电机不同类型转子的构造和特性。

什么是电机中的定子？

顾名思义，定子是电机、电动机或发电机的静止部分。它通常是电机的外部部分，具有三个主要部件：定子框架、定子铁心和定子绕组。

定子框架是定子的最外层外壳。它保护内部部件（如绕组）免受机械和环境损坏。

定子铁心是一个空心圆柱体，其内周具有槽，用于插入定子绕组。电机的定子由高级硅钢片制成。

定子绕组是由铜线或铝线制成的线圈。这些绕组连接到外部电气系统。在电动机的情况下，定子绕组从电源接收电能。在发电机的情况下，定子绕组将电能供应给外部电气负载。

电机中定子的功能

电机的定子执行以下功能：

• 在电动机中，定子充当磁场系统，并产生电机工作所需的磁通。

• 在发电机中，定子充当电枢。它包含定子或电枢绕组，其中感应电动势和电流，然后供应给外部电气负载。

• 它为电机的内部组件提供机械保护。

因此，这就是关于电机定子的全部内容。总的来说，所有电机（电动机或发电机）的定子构造几乎相同。但是，它在电动机和发电机中执行不同的功能。

什么是电机中的转子？

在电机中，转子是可以绕其自身轴自由移动的运动或旋转部件。任何电机（电动机或发电机）的转子都由三个主要部分组成：转子铁心、转子绕组和转子轴。

转子铁心是由高级硅钢片制成的圆柱形部件。它在外周具有槽，用于插入转子绕组。

转子绕组可以是由铜或铝制成的线圈或导体。转子绕组绕在转子铁心上。

转子轴是一根长杆，机械负载或涡轮连接在其上。转子铁心安装在轴上。因此，当在转子铁心中产生扭矩时，它也会旋转轴。

电机中转子的功能

电机的转子执行以下功能：

• 在电动机中，转子充当将电能转换为旋转机械能以驱动机械负载（如风扇）的部件。换句话说，转子在电动机中充当电枢，并在机器中产生工作扭矩。

• 在发电机中，转子充当磁场系统，并产生感应电枢中电动势所需的旋转磁场。

• 在两种类型的电机（电动机和发电机）中，转子都是机器内旋转的运动部件。

电机中转子的类型

不同类型的电机具有不同类型的转子结构和设计。电机中使用的常见转子类型如下：

• 鼠笼式转子

• 绕线转子或滑环转子

• 凸极转子

• 圆柱形转子

让我们详细讨论每种类型的转子及其特性。

鼠笼式转子

鼠笼式转子是一种常用在感应电动机中的转子。它由薄硅钢片制成的转子铁心组成。它在铁心的表面嵌入了铜导体或铝导体。这些导体棒在两端借助金属端环短路。

关于鼠笼式转子，还应注意导体棒沿其长度略微倾斜，以减少扭矩波动和噪声。

鼠笼式转子的优点

以下是鼠笼式转子的一些主要优点：

• 这些转子可用于各种电动机，功率范围从几瓦到几兆瓦。

• 鼠笼式转子设计简单。

• 它们的结构非常坚固。

• 鼠笼式转子可以提供从轻载到满载相当恒定的速度运行。

• 鼠笼式转子易于更换。

鼠笼式转子的应用

鼠笼式转子主要用于需要自启动和恒速的感应电动机。鼠笼式转子的一些常见应用如下：

• 用于驱动离心泵的电动机。

• 用于驱动工业负载（如输送机、泵、压缩机等）的电动机。

• 用于风扇和鼓风机等的电动机。

绕线转子或滑环转子

绕线转子是另一种用于三相感应电动机的转子。它也称为滑环转子，因为转子绕组通过滑环连接到外部电阻。

绕线转子由一个转子铁心组成，该铁心在外周具有槽，用于插入转子绕组。这些转子绕组连接到绕在转子轴上的滑环。滑环进一步连接到外部电阻。

绕线转子的优点

以下是绕线转子的一些主要优点：

• 绕线转子启动电流较小。

• 绕线转子可以产生较高的启动扭矩。

• 绕线转子还具有较高的过载能力。

• 绕线转子易于进行速度控制。

• 绕线转子的功率因数易于提高。

绕线转子的应用

滑环或绕线转子用于需要高启动扭矩和变速的感应电动机。绕线转子的一些常见应用如下：

• 用于电力机车和火车中的感应电动机。

• 用于起重机、电梯和升降机中的电动机。

凸极转子

凸极转子是一种用于同步电动机和发电机的转子。这种类型的转子具有安装在轮毂上的凸极或突极。

转子的凸极由薄钢片制成。这些突出的极子上设有转子绕组。

这种类型的转子直径较大，轴向长度较短。凸极转子用于低速电机。此外，它们在机器的气隙中具有不均匀的磁通分布。

凸极转子的优点

以下是凸极转子在电机中使用的一些主要优点：

• 凸极转子可用于低速原动机，例如水轮机。

• 凸极转子减少了机器中的风阻损失。

• 凸极转子还降低了机器的噪声水平。

• 这些转子减小了轴承负载。

• 凸极转子在机器中提供良好的通风。

凸极转子的应用

凸极转子主要用于低速同步电机。凸极转子的一些实际应用如下：

• 在由水轮机驱动的交流发电机中。

• 凸极转子也用于汽车交流发电机。

• 这些转子也用于柴油发电机。

• 凸极转子也用于以100 RPM到400 RPM的速度运行的同步电动机。

圆柱形转子

圆柱形转子是一种具有光滑圆柱形结构的转子。它由具有在外周上开有槽的实心锻钢制成，用于放置转子绕组。

圆柱形转子也称为非凸极转子，因为它没有突出的或凸极。由于该转子具有光滑的圆柱形结构，因此它在机器内部的定子和转子之间形成均匀分布的气隙。

圆柱形转子直径较小，轴向长度较大。由于采用实心圆柱形设计，这种类型的转子具有更高的机械强度。

圆柱形转子的优点

以下是圆柱形转子的主要优点：

• 由于气隙光滑，圆柱形转子的风阻损失最小。

• 这些转子在电机中产生定子和转子之间的均匀气隙。

• 圆柱形转子产生的噪音更小。

• 圆柱形转子无需阻尼绕组。

圆柱形转子的应用

圆柱形转子用于工作在1500 RPM到3000 RPM高速范围的电机。下面给出一些圆柱形转子的实际应用：

• 高速同步电机。

• 由蒸汽轮机、燃气轮机等驱动的交流发电机。

结论

总之，定子和转子是任何电机的两个主要部件。其中，定子是静止部分，而转子是电机的旋转部分。所有电机的定子结构几乎相同。而不同的电机根据其结构和要求具有不同类型的转子。在这篇关于电机定子和转子的详细文章中，我解释了定子的结构以及电机中使用的不同类型转子的结构和应用。