[科普中国]-鼠笼式转子

鼠笼式电动机是三相异步电动机的一种，鼠笼式转子即鼠笼电动机的转动部分。一般是在转子铁心上笼型的槽内铸有铜制或铝制的转子线圈，该线圈是一个封闭的不与其他部位连接的闭合回路，主要作用是抑制定子电流。结构简单，应用广泛。

组成鼠笼电动机的转动部分即鼠笼型转子包括转轴、转子铁心、转子支架、转子绕组和风扇等部件。

1、转轴转轴是电动机转动部分的关键部件。它主要传递转矩，承受转子全部重力和单边磁拉力，还要承受弯矩、轴向推力和扭振时所产生的交变力矩等。因此，转轴必须满足强度、刚度、转速、振动的基本要求。

2、转子铁心鼠笼式转子铁心与绕线式转子铁心，通常都用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片冲制而成。冲片外径小于1m的一般采用整圆冲片。通常除小型和微型电动机的冲片外，大中型异步电动机的转子冲片和直流电动机的电枢冲片都需要绝缘处理。整圆冲片叠装后两端用压圈压紧并用键固定在轴上或支架上。扇形冲片叠装后通常用螺杆和压圈固定在支架上。为保证冲片与支架同心，在支架每条筋上用成对斜键沿径向和切向楔紧。

铁心与轴（或支架）必须可靠地连接，以传递扭矩。连接方式由电机的结构决定，有键连接、滚花冷压轴和热套等。

微特电动机的转子铁心通常是将冲片在叠装工具上叠好后压紧，然后把滚花轴压入，靠过盈固牢。过盈量大小按传递扭矩的大小确定。

为了加强铁心冷却，大中型电机和某些小型电机的转子铁心沿轴向分段每段铁芯长40-60mm，段间设有径向通风沟，或在冲片轭部冲制轴向通风孔。

3、转子绕组笼型转子绕组与绕线式转子绕组不同，笼型转子绕组有导条和端环组成。小型电动机和转子直径为600mm以下的中型电动机，导条和端环通常用纯度不低于99.5%的工业纯铝铸成。

大型电动机和部分中型电动机，则用未绝缘的圆形、长方形或其他形状的纯铜、青铜或黄铜导条，有的也可用相同形状的铝或铝合金导条。导条插入槽内后，两端与端环接成一整体。

对要求启动转矩较高、启动电流较小的电动机（如高转差率电动机、辊道电动机等），可用电阻率较高的铝合金；对转子直径较大的大中型电动机或有特殊要求的电动机，可用纯铜导条；对要求起动性能好的电动机，可用双笼结构，其上笼用电阻率较高的黄铜或青铜制造。双笼及深槽转子因变频调速技术的发展，有被逐渐淘汰的可能。

铸铝转子结构简单，制造方便，大多同时铸出风叶和平衡柱。对有径向通风沟的铸铝转子，在通风沟段常装有通风沟管，以防止铸铝时在通风沟处漏铝。

焊接的笼型绕组除承受热应力、电磁力和离心力外，还承受电机加速或制动时所产生的切向应力在导条伸出槽口部分产生的弯矩。笼型绕组各部分发热不均匀所引起的热应力是导条肯产生裂纹甚至断裂。电磁力的作用将引起导条在槽内振动而引起疲劳破坏。

4、风扇电动机的风扇是用以散热的装置。1

制造1、铸铝鼠笼转子的制造转子铸铝方法及其工艺特点：常见的铸铝方法有压力铸铝、离心铸铝和低压铸铝三种。下面分别介绍各自的特点。

压力铸侣具有生产效率高、可一模多件等优点，易于实现机械化、自动化。常用设备是立式或卧式压铸机及其熔化系统。压力铸铝的工艺特点为：

（1）压铸机活塞产生高压 将熔化的铝水高速充填到压铸模型腔和转子槽中，并在压力下快速凝固成型；

（2）铝水压射速度高，充型速度可达10-25 m / s；

（3）一般情况下，转子铁心和模具均可不预热；

（4）与离心铸铝相比较，铸铝转子质量稳定，一次合格率可达99%以上；

（5）浇铝时铝水温度比离心铸铝低，一 般700℃左右；

（6）以一定的压力合模，能保证铝水充满型腔，压出的制件质地较紧密。

离心铸铝生产特点是设备比较简单，但在浇铸过程中手工操作多，劳动强度大。所需设备为离心铸铝机、 熔铝炉和预热炉。其工艺特点为：

（1）利用工件转动时产生的离心力，将铝 水充满槽形和模腔，待冷却凝固后形成铸件；

（2）离心铸铝能在金属结晶过程中加强补缩并使结晶细化，还有助于排去铝液中的气体和非金属杂质；

（3）转子铁心要预热，在槽形内壁可形成氧化层，则可减少电机的杂散损耗，一般预热温度为350~450℃；

（4）影响铸铝转子质量的工艺因素较多，特别要注意掌握好铝水、模具、铁心的温度和离心机转速、浇注速度；

（5）铝液浇注温度比压铸高，可达800℃士10℃；

（6）对50~100毫米直径的铁心，转速可取1000~1450转/分，

（7）组织疏散，电气性能较其它方法差。

低压铸铝生产特点是设备简单，制造方便，投资少，较易实现机械化和 自动化。但生产效率低于压铸法。所需设备为低压铸铝机、保温炉、熔化炉。其工艺特点为：

（1）熔化铝液靠外界干燥空气推动，沿升液管自下向上，平稳进入型腔，并在压力下结晶凝固；

（2）具有压力充型和压 力结晶的优点；

（3）转子铁心和模具必须进行预热；

（4）铝水可回流于增涡内继续使用，铝水利用率一般可达90多以上；

（5）浇注、充型速度平稳，易于控制，易消除气孔、针孔弊病。

2、铜条鼠笼转子的制造结构特点：成型裸铜导体或导体经绝缘涂复作为笼条嵌压入转子铁心槽及铜端环槽中，两端与铜端环焊接一体，再压入转轴，构成铜条鼠笼转子材料，导体用紫铜带 (圆形，矩形，楔形等)； 端环用硬黄铜板等。

工艺特点：用T-Y硬铜带剪条料,冲切断成铜导体;用冷轧硬黄铜板经冲制成圆形的铁心端环并对应于转子铁心槽进行铣槽。铜条嵌入铁心槽后与两端环采用钎焊(如银焊)连接。采用的钎焊分为常用的氧一乙炔焰钎焊，气体加热钎焊和感应加热钎焊。2

鼠笼式电机启动方式由于鼠笼式转子结构无法形成开路状态，所以在转子回路中无法串入电阻，只能从定子回路入手采取措施改善电动机的启动性能。

（1）定子回路串电阻或电抗器启动

是在电动机定子回路中串入电阻或电抗器，分担部分电压，降低电动机定子绕组两端电压，从而降低电动机的启动电流。

（2）星--角启动

适用于定子绕组三角接法电动机，启动时将定子绕组星接，启动完毕改为角接。该方法使电动机启动过程中电动机定子绕组两端电压降低为额定运行时电压的，从而降低电动机的启动电流。

（3）自耦变压器降压启动

自耦变压器实为降压变压器，将自耦变压器一次绕组接电源，二次绕组接电动机定子绕组两端，降低电动机定子绕组两端电压，从而降低电动机的启动电流。

（4）鼠笼式电机启动方式下电动机的输出转矩

以上所述传统的鼠笼式转子三相异步电动机启动方式均属于降压启动范畴，即通过降低电动机定子绕组两端电压来达到降低启动电流的目的。由于三相异步电动机电磁转矩与电动机定子绕组两端电压的平方成正比例的关系，上述方法在达到降低电动机启动电流的目的同时，损失了大部分的输出转矩。所以该方法具有局限性，只适用于空载启动或轻载启动。3

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所