異步電機(jī)簡(jiǎn)介電機(jī)的種類很多，分類方法也很多。如按運(yùn)動(dòng)方式分，靜止的有變壓器，運(yùn)動(dòng)的有直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直線和旋轉(zhuǎn)電機(jī)繼續(xù)按電源性質(zhì)分，又有直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種。而交流電機(jī)按運(yùn)行速度與電源頻率的關(guān)系又可分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類，分類還可以進(jìn)一步細(xì)分下去。鑒于直線電機(jī)較少應(yīng)用，故上述分類結(jié)果可歸納為：

異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，其容量從幾千瓦到幾千千瓦。日益普及的家用電器，例如在洗衣機(jī)、風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器中采用單相異步電動(dòng)機(jī)，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計(jì)算機(jī)等高科技領(lǐng)域，控制電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。異步電動(dòng)機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用，例如小水電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可采用異步電機(jī)。

異步電機(jī)定子相數(shù)有單相、三相兩類。三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型和繞線式兩種，單相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子都是籠形。異步電機(jī)主要由固定不動(dòng)的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。下圖所示是三相籠形異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。

異步電機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分構(gòu)成。定子鐵心的作用是作為電機(jī)磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場(chǎng)在鐵心中引起的損耗，鐵心一般采用導(dǎo)磁性能良好、比損耗小的0.5mm厚低硅鋼片（沖片）疊成，如圖所示。為了嵌放定子繞組，在定子沖片中均勻地沖制若干個(gè)形狀相同的槽。槽形有三種：半閉口槽、半開口槽、開口槽。半閉口槽適用于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機(jī)，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。

異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，一般由0.5mm硅鋼片沖制后疊壓而成。轉(zhuǎn)軸起支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)型式有兩種：籠型和繞線式。

籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個(gè)槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個(gè)端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。如果去掉鐵心，則剩下來的繞組的形狀就像一個(gè)松鼠籠子。這種籠型繞組可以用銅條焊接而成，如下圖也可以用鋁澆鑄而成。

籠型轉(zhuǎn)子繞組

籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線式繞組：繞線式繞組是與定子繞組相似的對(duì)稱三相繞組。一般接成星形。將三個(gè)出線端分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再通過電刷引出電流。繞線式轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，其接線示。

異步電機(jī)的振動(dòng)和噪聲異步電機(jī)之所以得到廣泛應(yīng)用，主要由于它有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，而且有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。

異步電機(jī)主要的缺點(diǎn)是：目前尚不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。電機(jī)中，主磁通大致沿著徑向進(jìn)入氣隙，并在定子和轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生徑向力，從而引起電磁振動(dòng)和噪聲。同時(shí)產(chǎn)生切向力矩和軸向力，引起切向振動(dòng)和軸向振動(dòng)。為了計(jì)算電機(jī)的電磁噪聲，并分析和控制這些噪聲，就應(yīng)該知道這些噪聲和振動(dòng)的來源，也就是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的力波。目前采用CAE仿真分析的方法可以計(jì)算電機(jī)的磁場(chǎng)。

電機(jī)的振動(dòng)是目前電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最關(guān)注的問題，分別由電磁振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、氣體振動(dòng)三部分組成。

電磁振動(dòng)：是由電機(jī)氣隙中磁場(chǎng)的相互作用，在轉(zhuǎn)子和定子上產(chǎn)生隨時(shí)間和空間變化的電磁力，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。

機(jī)械振動(dòng)：是由轉(zhuǎn)子的不平衡、軸承等機(jī)械結(jié)構(gòu)或裝置引起的振動(dòng)。

氣體振動(dòng)：是由電機(jī)通風(fēng)部件中的空氣流動(dòng)或由空氣動(dòng)力引起的振動(dòng)。

電磁振動(dòng)是許多大中型電機(jī)的主要振動(dòng)源。由于電機(jī)的電磁振動(dòng)是電機(jī)電磁場(chǎng)和電機(jī)結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，那么利用磁-固耦合振動(dòng)理論來研究電機(jī)的電磁振動(dòng)是尋找電機(jī)電磁振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理以及解決電機(jī)電磁振動(dòng)最有效的方法。由于電磁力是電機(jī)電磁振動(dòng)的激勵(lì)源，其計(jì)算的精度決定了電機(jī)電磁振動(dòng)的計(jì)算精度，所以目前在電機(jī)電磁振動(dòng)的研究中大多采用數(shù)值分析法來計(jì)算電機(jī)的電磁力。

ANSYS電機(jī)電磁-熱-結(jié)構(gòu)振動(dòng)-噪聲耦合分析應(yīng)用在電機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲計(jì)算分析中，主要包含以下幾個(gè)部分：動(dòng)力學(xué)分析：包括模態(tài)分析，諧響應(yīng)分析，轉(zhuǎn)子振動(dòng)分析，轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)座耦合振動(dòng)分析，定子及底座振動(dòng)分析，共振、臨界轉(zhuǎn)速分析，瞬態(tài)響應(yīng)特性。

噪聲分析：由電機(jī)振動(dòng)引起的振動(dòng)噪聲、電機(jī)風(fēng)扇引起的氣動(dòng)噪聲等。

多物理場(chǎng)耦合分析：電機(jī)電磁、熱、流體、結(jié)構(gòu)相互作用。

將有限元分析軟件應(yīng)用到電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使對(duì)于電機(jī)機(jī)械的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，直觀。對(duì)于復(fù)雜的電機(jī)結(jié)構(gòu)，及多變的載荷形式，計(jì)算結(jié)果比傳統(tǒng)計(jì)算手段準(zhǔn)確得多。

異步電機(jī)的力波分析小結(jié)異步電機(jī)振動(dòng)第一部分振動(dòng)頻率主要的是2f1（二倍電源頻率）的振動(dòng)，主要由氣隙磁場(chǎng)的基波產(chǎn)生；第二部分振動(dòng)頻率是定子和轉(zhuǎn)子齒諧波相互作用的力波，他們是電磁振動(dòng)噪聲的主要分量。為了清晰了解異步電機(jī)的主要振動(dòng)頻率成分，總結(jié)如下：氣隙中的主要磁勢(shì)波：其中Z1是定子齒數(shù)，Z2是轉(zhuǎn)子槽數(shù)，為相對(duì)定子的基波旋轉(zhuǎn)角速度，為轉(zhuǎn)子u次諧波角速度。

氣隙中的主要磁導(dǎo)波：

k1、k2=1,2,3,...氣隙中的主要電磁力波：

其中，UZ=K1*z1+p；VZ=K2-z2+p，S為轉(zhuǎn)差率，k1、k2=±1，±2，...力波介數(shù)n=uz+vz和n=uz-vz，通常采用列表的方式計(jì)算出階數(shù)較小的力波，關(guān)于力波列表這里不在介紹，感興趣的參考舒波夫《電機(jī)的噪聲和振動(dòng)》一書。通過電機(jī)的相關(guān)參數(shù)可以計(jì)算出振動(dòng)的主要力波，通過CAE分析或者試驗(yàn)可以對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的固有頻率進(jìn)行分析，如還可以對(duì)電機(jī)的齒槽配合進(jìn)行分析，在設(shè)計(jì)電機(jī)的時(shí)候必須考慮力波的頻率和定子和轉(zhuǎn)子的固有頻率，避免共振。