Il motore asincrono a gabbia di scoiattolo è la macchina motrice elettrica più diffusa e utilizzata per le sue caratteristiche e la sua economicità.

Per il suo funzionamento non necessita di particolari congegni di avvio, artifici per correggere i limiti della teoria. Non necessita nemmeno di particolari interventi di manutenzione perché non ci sono ne spazzole ne collettore che si consumano.

Figura 1 – Spaccato di un motore asincrono

Lo statore è simile ad altri motori trifase: sulla periferia interna, alloggiate in apposite cave del nucleo ferromagnetico, risiedono terne di avvolgimenti disposti equispazialmente, sui quali viene applicata l'alimentazione.

Figura 2 – Schematizzazione di un rotore a gabbia di scoiattolo

Il rotore invece, per un motore a gabbia di scoiattolo, il sistema di avvolgimenti è costituito da delle sbarre conduttrici (rame o alluminio) assiali al rotore, alloggiate in cave ricavate lungo tutta la periferia esterna del nucleo ferromagnetico, di forma circolare, costituito da un pacco lamierini impilati in senso assiale all'asse e separate da sottili strati di isolante (vernici).

Gli estremi delle sbarre che affiorano da entrambi i fronti del rotore vengono cortocircuitati e fissati meccanicamente con due anelli conduttori.

Fissato l'asse del motore si ottiene così il rotore estremamente compatto e robusto.

In certi casi per piccoli motori, il sistema di sbarre, anelli ed eventualmente le alette della ventola di raffreddamento si ricava industrialmente con un unico processo che consiste in una colata di alluminio fuso sul pacco di lamierini inserito verticalmente in un apposito stampo. Il prodotto ottenuto, anche se con poca spesa, mantiene delle buone caratteristiche elettriche e meccaniche.

Quando si alimentano gli avvolgimenti di statore con un sistema equilibrato di tensioni trifase si genera un campo magnetico rappresentabile con un vettore di modulo costante ma rotante attorno all'asse del motore nel suo piano ortogonale, con una velocità w_e=w_o/p dove p è il numero di terne polari e w_o è la pulsazione dell'alimentazione.

Nel suo movimento induce nei conduttori di rotore delle correnti le quali producono un campo di reazione.

Fin tanto che la velocità relativa tra campo induttore e il rotore è diverso da zero, il campo muovendosi taglia le linee di corrente che scorrono nelle sbarre e quindi si genera una coppia sul rotore che quindi si muove.

Figura 3 - Andamento della coppia sviluppata dal motore a vari regimi

Come si può vedere dall'andamento di figura 3, il motore è in grado di avviarsi da solo offrendo una certa coppia di spunto. La velocità w_e=w_o/p di rotazione del campo magnetico induttore è detta anche velocità di sincronismo.

La coppia aumenta con la velocità di rotazione fino ad un valore massimo vicino alla velocità di sincronismo dove si riduce rapidamente a zero. Quest'ultimo fatto è dovuto al fatto che quando il rotore ruota alla stessa velocità del campo magnetico rotante, la loro velocità relativa si annulla e quindi anche la f.e.m indotta e quindi anche le correnti indotte.

Si deve osservare che le velocità comprese tra la velocità di coppia massima e la velocità di sincronismo sono punti di equilibrio stabile (mentre le altre no) e se il motore sotto un carico riesce ad avviarsi si porterà in questa zona. Dato che tale zona molto stretta è la zona in cui viene fatto lavorare, il motore viene considerato come macchina a velocità praticamente costante, anche se, a differenza di altri motori in teoria non lo è.

Bisogna anche far notare che il rendimento aumenta man mano ci si avvicina alla velocità di sincronismo secondo la legge approssimata