详解电机基本原理，及其相关基本结构

电机(英文：Electric machinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M(旧标准用D)表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。

1.按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。

1)直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。

有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

2)其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。

2.按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。

1)同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

2)异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

3.按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

4.按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。

1)驱动用电动机可划分：电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其他通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。

2)控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。

5.按转子的结构可划分：笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。

6.按运转速度可划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。

调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。

异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。

同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。

2018年稀土科技成果推介会暨学术交流会上，中国工程院院士李卫指出工业类电机已取代磁选和扬声器，成为稀土永磁材料最大应用领域。找磁材将针对电机及磁性材料在电机中的应用进行系列介绍，带您熟悉和了解电机知识和电机行业。

实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机，包含电动机和发电机两类：电动机又称马达，是将电能转换为机械能，在电路中用字母M表示;而发电机是将机械能转换为电能，在电路中用字母G表示。

基本原理

电生磁：通电导线会产生磁场

奥斯特在实验中发现，将导线通电后其周围的小磁针会发生转动，且电流越强，对小磁针的影响越强，玻璃、木材、水、树脂和石头等也不能阻擋这个磁场吸引小磁针。这就是著名的“电流的磁效应”，简称“电生磁”，人们把它称为电磁学第一定律。

电磁感应

又称磁电感应现象，是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。

基本结构

我们从小学就知道，磁铁分N极和S极，磁力线从N极出发，最后回到S极;磁铁同极相斥，异极相吸。利用磁极之间的相互作用力，理论上我们可以移动一个磁极，让另外一个磁极跟着运动，如果第一个磁极旋转的话，另一个磁极也会跟着旋转。但是这样无法称之为电机，因为旋转一个磁极需要的是机械能，这样本质上是机械能之间的转换，不是电能和机械能之间的转换。那怎么办呢?安培定律告诉我们，磁场本质是由电流产生的，我们想要的是磁场之间的相互作用，因此只要有电流即可，一个很自然的想法就是：将两个磁场中的一个用线圈来产生磁场。

1821年，法拉第制作了一个装置，这个装置能将电能转化成机械能，被认为是世界上第一台电动机。

法拉第的装置的组成非常简单：将水银注入一个圆形容器里面，中间放置一块永磁体，一根长的导线一端悬挂，另一端浸入容器里的水银里面，最后再外接一个直流电源。原理也很简单，永磁体产生的磁场与导线产生的磁场相互作用，产生一个使导线绕轴旋转的力。法拉第的天才之处在于想到了用水银(常温液体，有良好的导电性)解决了电机连续旋转的所需要的换向问题。

法拉第的电机验证了机电能量转换可以连续进行的，为电机的发展奠定了坚实的基础。当然现代电机和法拉第的电机模型有了较大的区别，但原理都是完全一致的：都是两个磁场相互作用，所以电机具备静止的和旋转的两大部分：

静止的部分称为定子，作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。旋转的部分称为转子，作用是感应电势实现能量转换。

静止和旋转部分之间有一定大小的间隙，称为气隙。气隙的大小决定磁通量的大小，如果气隙较大的话，漏磁就多，那么电机的效率就会降低，如果气隙太小，就容易扫定子膛。因此，需要将气隙控制到一个合理的数值，才能达到最佳效果。