入门级！通俗理解电机原理（附各种电机原理动态图）

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。

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。磁铁磁极之间的相互作用示意图如下：

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，因此主要有电流即可，一个很自然的想法就是：能不能将两个磁场中的一个用线圈来产生呢？——当然可以，永磁同步电机就是这么干的，具体见下图：

我们一般将永磁体放在转子上，定子是一个线圈，线圈通电后，也会产生一个磁场。根据我们的直观感觉，很容易得出如下结论：

当两个磁场轴线正对着的时候（上图左），磁场之间有相互吸引力，这个力是径向的，不会产生转矩。

当两个磁场轴线有一定夹角的时候（上图中），磁场之间有相互吸引力，但是这个力既有径向分量，也有切向分量，因此会产生一定的转矩。

当两个磁场轴线垂直的时候（上图右），磁场之间有相互吸引力，但是这个力主要是切向分量，因此产生转矩最大。

可以做出如下猜想：对于旋转电机而言，由于其转矩是由两个磁场相互作用产生的，因此：

转矩的大小应该和两个磁场的大小是正相关的，磁场越强，转矩应该越大；

转矩的大小和两个磁场之间的夹角是正相关的，夹角为零时转矩为零，夹角90°时转矩最大。

以上为电机的通俗理解，附各种电机原理动态图如下：

直 流 电 机

交 流 电 机

永 磁 电 机

量 子 磁 电 机

单 相 感 应 电 机

三 相 感 应 电 机

无 刷 直 流 电 机

永 磁 直 流 电 机

步 进 式 电 机 工 作 原 理

平 衡 式 电 机

三 相 电 机 定 子

鼠 笼 式 电 机

电机解剖图

电 机 磁 场 变 化 图

电动机主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子和其它附件组成。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。

定子(静止部分)

定子铁心：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组；

定子绕组：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场；

机座：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用；

转子(旋转部分)

转子铁心：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组；

转子绕组：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转；

电 机 剖 视 图 展 示 其 工 作 原 理