为什么要了解电机的工作原理

在我们生活场景中，电机的应用非常广泛，电风扇、洗衣机驱动电机、冰箱散热风扇、玩具车驱动电机、电脑散热风扇、抽油烟机风扇等，几乎所有的家用电器都会用到电机，可以说没有了电机，家里的电器基本都会瘫痪，所以即使你不是电子行业从业人员，你也有必要了解电机，知道电机为什么能够运转。

本文力求用简洁易懂的图片和动画演示，来说明电机的工作原理，相信看完本篇文章，电机就不再是那个，你最熟悉的陌生人了。

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电机能转动的本质

磁极间具有相互作用，同极相斥异极相吸

电机的磁性是通过对定子通电，电流磁效应的原因，在定子线圈上产生了极性。转子的磁性获得是由永磁体或电磁感应获得。转子和定子分别具有了磁性，只要控制电机，将转子和定子的极性位置控制在一定角度，转子就会受力摆动。

而定子磁极持续变化方向，让转子和定子的极性位置始终在一定角度上，转子就会持续地受力，在电机上的应用就是转子始终绕轴旋转。

下面，以最简单的电容启动式交流单相电机为例，说明转子的磁场是如何进行变化的，即旋转磁场的原理。

电容启动式交流单相异步电机原理图

由于启动电容使启动绕组产生了移相，同一时刻，启动绕组和运行绕组电流相位不一致，经过设计，使启动绕组电流相位超前于运行绕组相位接近90°。因为交流电机，电流曲线正弦变化，等效图如下：

绕组内电流曲线

下面我们分析在A、B、C、D四个极限位置时，转子线圈产生的磁场有什么变化。

A点时转子线圈产生的磁场方向

在A点时，我们看到运行绕组电流最大，启动绕组电流为0，等效于只有运行绕组，假设电流方向如上图，按照右手螺旋定则，我们可以判断出此时线圈产生的磁场，N极指向右。

B点时转子线圈产生的磁场方向

在B点时，我们看到启动绕组电流最大，运行绕组电流为0，等效于只有启动绕组，电流方向如上图，按照右手螺旋定则，我们可以判断出此时线圈产生的磁场，N极指向上。

C点时转子线圈产生的磁场方向

在C点时，我们看到运行绕组电流最大，启动绕组电流为0，等效于只有运行绕组，但是此时电流换向了，电流方向如上图，按照右手螺旋定则，我们可以判断出此时线圈产生的磁场，N极指向左。

D点时转子线圈产生的磁场方向

在D点时，我们看到启动绕组电流最大，运行绕组电流为0，等效于只有启动绕组，同样电流换向了，电流方向如上图，按照右手螺旋定则，我们可以判断出此时线圈产生的磁场，N极指向下。

在一个周期内，我们能看到转子上产生的磁场方向有什么规律么？还没看明白，我们看一下整个过程。

旋转磁场演示

是的，在定子绕组上，电磁场的方向在发生有规律的旋转变向，即旋转磁场。受定子磁性变化的影响，转子跟随磁场变化做绕轴旋转运动，一个单相异步交流电机就诞生了。

拓展一下

示例是以电容启动式单相异步电机举例，我们分解一下，电容起到移相的作用，换成电感，也能起到电流移相的作用；输入电源是单相交流电，也可以使用三相交流电，通过驱动板电路设计，也可以把直流电转换为交流电；转子的速度与磁场速度不同步，即异步电机，同步的话，就产生了同步电机。

电机的分类有很多种方式，每一种电机的优缺点不一样，应用的场景就会发生变化。明白电机最根本的原理，其他的变化还难吗？