1）前言
之前，我們介紹了(le)繞線轉子電機，也(yě)就是轉子上(shàng)和(hé)定子上(shàng)有對(duì)稱繞組布置的異步電機，但(dàn)是，這(zhè)還不是最簡單的布置方式，事(shì)實上(shàng)，異步電機是可以不需要繞線的，可以單純通過耦合磁鏈對(duì)轉子上(shàng)的感應電流的作(zuò)用(yòng)來(lái)推動轉子，這(zhè)一節，我們來(lái)介紹最爲典型的異步電機：鼠籠電機
鼠籠電機的轉子造型一般像一個寵物松鼠的旋轉籠子，故名鼠籠電機。鼠籠轉子由沖壓鐵(tiě)片多層包裝，爲了(le)降低(dī)渦流，也(yě)像一般疊片鐵(tiě)芯做了(le)絕緣處理(lǐ)，在疊片鐵(tiě)芯的槽中，有不加絕緣的導體棒，導體棒的兩端蓋子上(shàng)通過短路環首尾連接構成一個籠子，這(zhè)個籠子就形成了(le)與繞線轉子電機中的等價繞組 
2）結構和(hé)主要原理(lǐ)
銅和(hé)鋁的導電性比鐵(tiě)好(hǎo)多了(le)，所以一階近似後，盡管導體棒并未絕緣，轉子電流基本上(shàng)隻在導體棒上(shàng)流動，這(zhè)些(xiē)導體棒就相當于是多相繞組，轉子表面槽的導體棒還要通過轉子内部返回，形成封閉導通回路，這(zhè)樣就有了(le)一個對(duì)稱的多相繞組系統，其中共有QR捆閉合線圈束，每捆線圈束都是單獨的導體棒加上(shàng)返回回路組成的，所以等效繞組數爲1/2
因爲對(duì)稱性，所有定子正弦式電流旋轉場的總和(hé)感應出的轉子電流爲零，實際上(shàng)可以省去“返回回路”，隻要所有的導體棒都經由一個節點相接，也(yě)就形成了(le)一個QR個角的星形連接，可以用(yòng)等效導體回路代替
對(duì)于穩态工(gōng)作(zuò)狀态的電壓方程，可以類比繞線轉子電機的推導過程。最簡單的情況下(xià)，由于導體棒是在轉子的圓周上(shàng)對(duì)稱布置的，所以可以看(kàn)到(dào)這(zhè)個鼠籠的基本元素就是一個轉子網格，這(zhè)個轉子網格由兩根導體棒以及兩段短路環的端扇形切片構成，所以這(zhè)段扇形切片占的弧長爲αQ
爲了(le)使計(jì)算(suàn)簡化，我們假設定子坐(zuò)标系統原點選在U相的定子線圈束中間，轉子坐(zuò)标原點選在轉子網格的中間
在U,V,W線圈束上(shàng)，流過電流
定子旋轉磁場在定子坐(zuò)标系産生的磁場基波爲
轉子機械角速度和(hé)角度爲
定子和(hé)轉子坐(zuò)标系有如下(xià)關系
代入基波表達式121，就有
之前在繞線轉子電機上(shàng)，是在對(duì)稱繞組上(shàng)激發感應電壓，而在鼠籠電機的轉子上(shàng)，感應電壓是在籠子形狀的導體棒和(hé)短路環上(shàng)激發，如果我們把轉子網格展開(kāi)，就可以看(kàn)到(dào)每個網格都是一個回路
考慮到(dào)電流強度與時(shí)間有關，每個轉子網格内的導體棒電流及短路環電流分别爲
我們可以用(yòng)法拉第感應定律來(lái)考察整個轉子網格的電路，其中rR，lR爲構成轉子網格的短路環和(hé)槽間漏磁自(zì)感，rS，lS爲構成網格的導體棒的電阻和(hé)槽間漏磁自(zì)感，我們對(duì)轉子網格一周路徑的電場進行積分
電流相量之間滿足以下(xià)幾何關系
代回原式，可以得到(dào)
其中RR爲一個網格短路環的幾何結構上(shàng)的總等效電阻，類比旋轉場定子在轉子上(shàng)的護肝，可以得到(dào)轉子在定子上(shàng)的護肝，而鼠籠電機的定子電壓方程和(hé)在之前轉子繞組不供電的繞線轉子電機裏的定子方程是一樣的
所以，鼠籠電機和(hé)繞線轉子電機的電壓方程是一樣的
3）集膚效應
一般鼠籠轉子會(huì)使用(yòng)圓形的導體棒，而對(duì)于大(dà)型電機來(lái)說，在電流極限圓上(shàng)，它的短路點Pk會(huì)非常接近理(lǐ)想短路點P∞，這(zhè)就導緻，就算(suàn)是有一個很(hěn)大(dà)的啓動電流，仍然隻有一個很(hěn)小(xiǎo)的啓動轉矩，因此，使用(yòng)直接啓動的方式對(duì)于鼠籠電機來(lái)說是非常不經濟的
對(duì)于繞線轉子電動機而言，可以通過切換轉子附加串聯電阻來(lái)限制啓動電流以及保持滿轉矩啓動，但(dàn)是也(yě)會(huì)帶來(lái)更多損耗，而在鼠籠電機上(shàng)，可以采用(yòng)另外(wài)一個辦法來(lái)實現(xiàn)相同的效果，也(yě)就是集膚效應，會(huì)随轉速提高(gāo)而增強
導體棒通入電流後，電流會(huì)在轉子導體棒上(shàng)均勻分布，即電流密度S恒定，導體棒電流會(huì)激發一個漏磁場，假設鐵(tiě)芯磁導率μr，Fe→∞，利用(yòng)環路定理(lǐ)，可知(zhī)槽上(shàng)磁通密度B從(cóng)槽底到(dào)槽頂線性增加
如果通入的電流是交流電，那麽就會(huì)感應出變化的漏磁場，變化的漏磁場又帶來(lái)感應電壓，這(zhè)樣形成的渦流和(hé)原有轉子感應電流加在一起導緻電流分布不再均勻，在導體棒頂端的電流密度會(huì)比在底端高(gāo)，而渦流大(dà)小(xiǎo)又和(hé)感應電流頻率成正比，所以，當轉差頻率fR不斷提高(gāo)時(shí)，電流差也(yě)會(huì)越來(lái)越懸殊，這(zhè)就導緻了(le)有效的導體棒高(gāo)度不斷減少，因此轉子電阻增大(dà)
交流電阻R(ωR)和(hé)導體棒本身的電阻R0之間可以用(yòng)以下(xià)關系表示
電阻因數K取決于導體棒的電導性，導體棒和(hé)槽的幾何形狀以及轉差速率，也(yě)就是說可以使用(yòng)一些(xiē)特殊形狀來(lái)增強集膚效應，但(dàn)是，需要注意的是，不在短路環以及不在鐵(tiě)芯裏的導體棒幾乎沒有集膚效應
集膚效應會(huì)不可避免的帶來(lái)很(hěn)大(dà)的熱損耗，大(dà)大(dà)降低(dī)電機的工(gōng)作(zuò)效率，所以在大(dà)型電機上(shàng)需要盡量避免集膚效應，集膚效應隻用(yòng)來(lái)解決鼠籠電機的啓動過程
當然，使用(yòng)特殊的造型，加工(gōng)制造費用(yòng)也(yě)會(huì)随之上(shàng)升。除了(le)使用(yòng)一槽一棒的配置，還可以有雙槽甚至多槽的鼠籠轉子
鼠籠電機的定子構造以及電壓方程如同繞線轉子電動機，而轉子經過等效轉化後，其電壓方程如同轉子電路不供電的繞線轉子電動機，相應的轉矩、功率以及機械特性都可以類似描述
