異步電機簡介電機的種類很多，分類方法也很多。如按運動方式分，靜止的有變壓器，運動的有直線電機和旋轉電機。直線和旋轉電機繼續(xù)按電源性質分，又有直流電機和交流電機兩種。而交流電機按運行速度與電源頻率的關系又可分為異步電機和同步電機兩大類，分類還可以進一步細分下去。鑒于直線電機較少應用，故上述分類結果可歸納為：

異步電機是一種交流電機，也叫感應電機，主要作電動機使用。異步電動機廣泛用于工農(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、風扇、電冰箱、空調器中采用單相異步電動機，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計算機等高科技領域，控制電機得到廣泛應用。異步電動機也可以作為發(fā)電機使用，例如小水電站、風力發(fā)電機也可采用異步電機。

異步電機定子相數(shù)有單相、三相兩類。三相異步電機轉子結構有籠型和繞線式兩種，單相異步電機轉子都是籠形。異步電機主要由固定不動的定子和旋轉的轉子兩部分組成，定、轉子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉子。下圖所示是三相籠形異步電機的結構圖。

異步電機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分構成。定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵心中引起的損耗，鐵心一般采用導磁性能良好、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，其繞組是用圓導線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。

異步電機的轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸構成。轉子鐵心是電機磁路的一部分，一般由0.5mm硅鋼片沖制后疊壓而成。轉軸起支撐轉子鐵心和輸出機械轉矩的作用，轉子繞組的作用是感應電動勢、流過電流和產(chǎn)生電磁轉矩。其結構型式有兩種：籠型和繞線式。

籠型繞組：在轉子鐵心均勻分布的每個槽內各放置一根導體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導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。

籠型轉子繞組

籠型鑄鋁轉子繞線式繞組：繞線式繞組是與定子繞組相似的對稱三相繞組。一般接成星形。將三個出線端分別接到轉軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷引出電流。繞線式轉子的特點是可以通過滑環(huán)電刷在轉子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調節(jié)其轉速，其接線示。

異步電機的振動和噪聲異步電機之所以得到廣泛應用，主要由于它有如下優(yōu)點：結構簡單、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用，而且有較高的效率和相當好的工作特性。

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

電機的振動是目前電機結構設計最關注的問題，分別由電磁振動、機械振動、氣體振動三部分組成。

電磁振動：是由電機氣隙中磁場的相互作用，在轉子和定子上產(chǎn)生隨時間和空間變化的電磁力，使電機產(chǎn)生振動。

機械振動：是由轉子的不平衡、軸承等機械結構或裝置引起的振動。

氣體振動：是由電機通風部件中的空氣流動或由空氣動力引起的振動。

電磁振動是許多大中型電機的主要振動源。由于電機的電磁振動是電機電磁場和電機結構相互作用的結果，那么利用磁-固耦合振動理論來研究電機的電磁振動是尋找電機電磁振動產(chǎn)生機理以及解決電機電磁振動最有效的方法。由于電磁力是電機電磁振動的激勵源，其計算的精度決定了電機電磁振動的計算精度，所以目前在電機電磁振動的研究中大多采用數(shù)值分析法來計算電機的電磁力。

ANSYS電機電磁-熱-結構振動-噪聲耦合分析應用在電機結構振動噪聲計算分析中，主要包含以下幾個部分：動力學分析：包括模態(tài)分析，諧響應分析，轉子振動分析，轉子、定子、機座耦合振動分析，定子及底座振動分析，共振、臨界轉速分析，瞬態(tài)響應特性。

噪聲分析：由電機振動引起的振動噪聲、電機風扇引起的氣動噪聲等。

多物理場耦合分析：電機電磁、熱、流體、結構相互作用。

將有限元分析軟件應用到電機結構設計中，使對于電機機械的計算結果更準確，直觀。對于復雜的電機結構，及多變的載荷形式，計算結果比傳統(tǒng)計算手段準確得多。

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

氣隙中的主要磁導波：

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算出階數(shù)較小的力波，關于力波列表這里不在介紹，感興趣的參考舒波夫《電機的噪聲和振動》一書。通過電機的相關參數(shù)可以計算出振動的主要力波，通過CAE分析或者試驗可以對電機轉子和定子的固有頻率進行分析，如還可以對電機的齒槽配合進行分析，在設計電機的時候必須考慮力波的頻率和定子和轉子的固有頻率，避免共振。