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能 转 化 为 机 械 运 动 的 简 单 机 器 。由 于 磁场的相互作用，即异性相吸、同性相 斥，才能实现上述转换。在大多数电机 中，磁 场 由 永 磁 体 和 / 或 电 磁 铁 产 生 。 当 构 造 基 本 的 电 机 时，电 磁 铁 缠 绕 在 位 于 构 造 中 心 轴 上 的 铁 芯 上，永 磁 体 位 于 结 构 的 外 部，磁 极 位 于 两 者 直 接 相对的两侧。 如图 1 所 示，在 向 转 子 供 电 时，会 产 生 电 场，电 磁 铁 的 北 极 与 永 磁 体 的 北 极 相斥，而与永磁体的南极相吸。为匹配 永磁体的相对极，转子会旋转。当转到 相应位置时，其电源极性被反转，磁场 也随之反转，转子与靠近的磁铁相斥， 与 装 置 另 一 边 的 磁 铁 相 吸 ；达 到 相 应 位置后，极性再次反转以保持旋转。这 种 装 置 就 是 直 流 电 机，因 为 提 供 给 电 磁铁的电流是直流电。 图1：直流电机的基本工作原理。（图源：HASSANE/stock.adobe.com） 图2所示为直流电机的主要组成部分。 电磁铁绕组（也称电枢）是转子结构的 一部分，这个结构通常还包含铁芯、轴 承 和 轴，使 其 能 够 自 由 转 动 。永 磁 体 的南极和北极分别位于转子的左右两 侧，构成定子。 在电机中，磁极总是成对出现，电机的 极数就是永磁体的磁极数。因此，双极 电机中使用的就是单块永磁体，如图2 所 示 。不 同 极 数 的 电 机 在 速 度 和 转 矩 之 间 存 在 一 定 的 取 舍 与 平 衡 。双 极 电 机的旋转速度大约是同等尺寸四极电 机的两倍，但四极电机的转矩更大。每 当 转 子 到 达 相 对 极 时，分 环 换 向 器 就 会 切 换 电 流 的 极 性 。电 刷 是 将 电 流 从 电 源 传 导 到 转 子 的 电 触 点 。设 计 更 复 杂的电机可能会在转子和定子上都使 用电磁铁，或者在转子上使用永磁体， 而在定子上使用电磁铁。 电 机 的 另 一 个 主 要 类 别 是 交 流 电 机， 顾名思义，它依靠交流电源工作。交流 电 机 和 直 流 电 机 一 样，都 包 含 一 个 转 子和一个定子。然而，交流电机的定子 有 多 个 线 圈，它 们 按 设 定 的 顺 序 成 对 通 电，从 而 产 生 围 绕 电 机 外 部 旋 转 的 磁场。因为定子为转子供电，所以转子 不 像 直 流 电 机 那 样 需 要 电 源 。定 子 产 生 的 磁 场 在 转 子 中 产 生 感 应 电 流，而 电 流 又 产 生 自 己 的 磁 场，与 定 子 的 磁 场相互作用，导致转子旋转。交流电机 不 需 要 换 向 器 来 切 换 电 流 方 向，因 为 交流电本身就可以自动切换极性。 交 流 电 机 可 以 是 单 相 或 三 相 的，三 相 电 机 使 用 三 个 交 流 电 流，它 们 在 线 圈 中相互呈三角异相。在工作过程中，一 个 线 圈 吸 引 转 子，另 一 个 线 圈 排 斥 转 子，还有一个线圈处于中性状态。由于 转 子 不 需 要 外 部 电 源，交 流 电 机 不 需 5 |