电动机的工作原理主要是基于磁场对电流受力的作用，从而使电动机转动。电动机是一种将电能转换成机械能的设备，其核心结构包括定子和转子两大部分。

定子部分主要由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子铁芯是电动机磁路的一部分，由导磁性能较好的硅钢片叠成，安放在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，嵌放在定子铁芯冲片的内圆槽内。转子部分则装在定子腔内，定、转子之间有一缝隙，称为气隙。转子铁芯固定在转轴或转子支架上，而转子绕组则产生旋转磁场并与定子磁场相互作用，形成磁电动力旋转扭矩。

当电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。这个旋转磁场与转子中的电流相互作用，产生力矩，使得转子开始旋转。这个旋转过程会持续进行，只要电流持续通过定子绕组，电动机就会持续转动。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。电力系统中的电动机大部分是交流电动机，可以是同步电动机或者是异步电动机。异步电动机的定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速，这也是其得名的原因。

各类新能源电机优劣对比

各类新能源电机在性能、成本、应用场景等方面各有优劣，以下是对几种常见新能源电机的对比：

永磁同步电机：

优势：体积小、质量轻、功率密度大、可靠性高、调速精度高、响应速度快。适用于对动力性能有较高要求的 。

劣势：成本较高，特别是在高性能的永磁材料方面。此外，永磁材料在高温、震动、过流等条件下可能会退磁，导致电机损坏。

交流异步电机：

优势：结构简单、运行可靠、价格低、能够承受大幅度的工作温度变化。在一些成本敏感或对性能要求不是特别高的场景中，如新能源客车，交流异步电机得到了广泛应用。

劣势：功率密度较低、控制相对复杂、调速范围较小。这在一定程度上限制了其在需要高性能电机驱动的应用场景中的使用。

开关磁阻电机：

优势：结构简单、体积小、效率高、成本低。在某些特定的应用场景中，如大型客车，开关磁阻电机因其独特的性能特点得到了应用。

劣势：噪声和振动较大，输出扭矩脉动，控制系统相对复杂。这些因素限制了其在一些对噪声和振动有严格要求的场景中的应用。

常用驱动电机性能比较

直流电机：直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的设备，具有优良的调速性能，广泛应用于电力拖动系统中。直流电动机主要由定子与转子两大部分组成，其中定子包括主磁极、换向极、机座、电刷装置等，转子则由电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴和风扇等组成。当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面的导体将受到力的作用而运动，从而使电动机旋转。在这个过程中，换向器和电刷起到了关键作用，它们能够确保电流在导体中持续流动，从而使电动机连续不断地旋转。直流电动机具有多种优点。首先，它具有优良的调速性能，可以方便地进行无级平滑调速，并且调速范围宽。这使得直流电动机在需要精确控制转速的应用场合中具有很大的优势。其次，直流电动机的起动转矩大，可以带负载起动，适用于需要快速起动的场合。此外，直流电动机的过载能力强，在短时过载的情况下仍能正常工作。

优势：在电机成本和调速性能方面具有明显优势。

劣势：由于采用机械换向，需要定期维护，可靠性相对较差。此外，直流电机不适合需要频繁改变转速的应用场景。

永磁同步电机：永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机。它主要由定子、转子和端盖等部件构成。定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗，其中装有三相交流绕组，称作电枢。转子可以特殊永磁材料做成永磁体，从而产生恒定磁场。当定子绕组中通入三相交流电时，电动机便产生电磁转矩，驱动转子旋转，从而实现电能转换为机械能。永磁同步电机具有以下显著优点：

调速范围宽：通过改变电机的控制电流，可以方便地调整旋转磁场的方向和大小，从而确保电机在各种转速下都能保持高效稳定运行。

起动迅速：由于永磁体产生的磁场恒定且强大，使得电机在启动时能够快速达到所需转速。

机械特性和调节特性线性度好：这使得电机在运行时更加平稳，减少了振动和噪音。

寿命长、维护方便：永磁体作为励磁源，无需额外的励磁装置，简化了结构，降低了维护成本。

可靠性高：由于结构简单、部件少，永磁同步电机的故障率相对较低。

噪声较小：不存在换向火花，不会产生对无线电信号的干扰，可用于直流电动机不能应用的易燃、易爆场合。

优势：功率密度高，可靠性好。

劣势：成本较高，控制相对复杂。虽然可以实现无级调速，但更适合工作在固定频率的恒速状态。对于需要随负载变化而调整转速的应用，如潜油螺杆泵系统，可能不是最佳选择。

交流电机：

交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械装置。它的运行基于电磁感应原理，即通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动。交流电机主要分为同步交流电机和感应交流电机两种。同步交流电机的转速与电源频率保持严格同步，而感应交流电机则通过感应电流产生旋转磁场，进而驱动电机转动。

交流电机具有一系列显著优点。首先，其功率覆盖范围广泛，从几瓦到几十万千瓦甚至上百万千瓦，能满足各种应用需求。其次，交流电机结构相对简单，制造方便，使得其成本较低且易于维护。此外，交流电机还具有高效率、调速范围广、启动扭矩大等特点，使得它在各种工业应用中表现出色。

在应用方面，交流电机广泛用于家用设备、暖通空调设备、航空航天与运输、汽车、工业机械等领域。特别在工业领域，交流电机以其高效率和稳定性，为各种工业设备提供动力，提高了生产效率并降低了能源消耗。

然而，交流电机也存在一些缺点。例如，与直流电机相比，其控制可能更为复杂，需要使用变频器或其他控制装置。此外，交流电机在运行时可能会产生振动和噪音，对工作环境和使用者的舒适度有一定影响。同时，交流电机对电源质量的要求较高，如果电源质量较差，可能会对电机的正常运行产生影响。

优势：成本低，可靠性较好。随着VVVF变频器的成功研制，交流电机实现了无级调速，大大提高了工作效率。

劣势：调速性能不如直流电机，功率密度较低，能耗较大。

无刷直流电动机：无刷直流电动机（BLDC）是一种采用电子换向器来取代传统机械换向器的直流电动机。它的主要组成部分包括定子、转子和电子换向器。定子通常由若干组电枢绕组沿轴向分布，而转子则由永磁体组成。电子换向器则负责控制定子电枢绕组的通断，从而实现电流的方向和大小的变化。无刷直流电动机具有众多显著优点。首先，由于采用永磁体作为励磁源，无需额外的励磁装置，因此功率因数高、功率密度大、效率高。其次，无刷直流电动机在低速时可以达到理论转矩输出，起动转矩可以达到额定转矩的两倍，高速性能良好，转速范围宽且控制精度高。此外，无刷直流电动机的结构简单牢固、尺寸和质量小、免维护，运行平稳且噪音低。

然而，无刷直流电动机也存在一些缺点。首先，由于采用稀土永磁体，成本相对较高。其次，无刷直流电动机的恒功率范围有限，不可能获得大于基速两倍的最高转速。此外，稀土永磁体在制造过程中可能吸引飞散的金属物体，存在一定的安全隐患。同时，如果电动机失事，转子的永磁体仍可能励磁，导致高电压出现，可能危及乘客或救援者。最后，永磁体在高温或大的反向磁动势下可能发生退磁。尽管如此，无刷直流电动机的应用范围仍然非常广泛。在航天航空和现代军事领域，无刷直流电动机被广泛应用于雷达和火炮的自动定位、飞机的自动驾驶等。在家用电器领域，无刷直流电动机以其高效、节能、低噪音的特点，正逐渐取代传统的异步电动机。在交通工具领域，无刷直流电动机则是电动汽车和高级轿车的理想动力驱动选择。

优势：无刷直流电机可以经减速器直接驱动螺杆泵抽油杆做旋转运动，省去了中间的传动装置，可实现无级调速，控制方便。

直流串励电动机：

直流串励电动机是一种特殊的直流电动机，其电磁转矩是由定子产生的磁场和转子产生的磁场相互作用而产生的。这种电动机主要由定子、转子和电刷三部分组成。定子通常由线圈组成，线圈的一端连接到电源上，另一端连接到转子上。当电流通过线圈时，线圈周围的磁场会产生一个磁力，这个磁力会吸引转子上的铁芯，从而产生转矩。转子通常由铁芯和线圈组成，铁芯可以自由旋转，线圈则连接到电刷上。当转子旋转时，线圈和电刷之间的摩擦力会产生电能，这个电能会被输送到电刷上，从而产生转矩。电刷通常由石墨制成，它可以将电能从转子传输到外部电路中。直流串励电动机的主要性能特点包括：

输出扭矩高：其输出扭矩随着负载电流的增大而增大，因此适用于负载起伏较大的场合，如起动、加速、制动等。

转速范围宽：直流串励电动机的调速性能良好，可以通过外加电阻和调速器进行调速，转速可以高达几万转。

负载能力强：与其他类型的直流电动机相比，直流串励电动机具有更强的负载能力，可以承受较大的负载冲击。

动作可靠：由于直流串励电动机的励磁电流与电动机负载电流是串联的，因此电动机的稳定性较高，在一定负载范围内容易启动、运行和停止。

维护方便：与交流电动机相比，直流串励电动机的维护较为简单，易于检修和保养。

由于具有以上特性，直流串励电动机被广泛应用于各种领域，包括但不限于：

工业自动化领域：在钢铁冶金、化工、机械加工等行业，串励直流电动机广泛应用于需要精确调节转速的制造设备和生产线上，保证工艺参数的稳定性和精度。

交通运输领域：串励直流电动机主要应用于电动车辆、电动铁路车辆、电梯等场合，这些应用场合通常需要大扭矩的起动，同时也需要在运行过程中实现多段换档和高速调节转速。

优势：输出扭矩高，适用于负载起伏较大的场合，如起动、加速、制动等。同时，调速性能良好，具有较宽的转速范围，且负载能力强。此外，直流串励电动机的维护较为简单，易于检修和保养。

劣势：在某些需要恒定转速的应用中可能不是最佳选择。

永磁无刷直流电动机：永磁无刷直流电动机是一种采用永磁体建立磁场的直流电动机，它结合了永磁电机和无刷电机的优点，具有高效、可靠、低噪音等特点。首先，永磁无刷直流电动机的工作原理是基于定子绕组通电后产生的电枢反应磁场与永磁体产生的磁场相互作用，从而驱动电动机运转。由于采用了无刷结构，电机无需机械换向器，而是通过电子换向器实现电流的换向，使得电机运行更加平稳，寿命更长。其次，永磁无刷直流电动机具有体积小、重量轻、效率高等优点。由于采用了永磁体作为励磁源，无需额外的励磁电流，从而降低了能量损耗，提高了效率。此外，电机的结构紧凑，使得整个系统更加轻便，便于安装和维护。再者，永磁无刷直流电动机的调速性能优良，可以实现宽范围的平滑调速。通过改变电枢电压或电流的大小，可以方便地调节电机的转速和输出转矩，满足各种应用场合的需求。

优势：由一块或多块永磁体建立磁场，性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似，但体积小、效率高、结构简单、用铜量少，是小功率直流电动机的主要类型。

来源：佰事汽车 作者：小佰