对电机不是特别熟悉的小伙伴，接触电机的第一道关卡，就是被电机繁复又交叉的分类搞晕。本文就针对电动汽车常用电机类型，整理每种电机的基本工作原理。你会发现，分类虽多，但根本结构并不多。最后，用表格的形式，让电机的关键特点一目了然。
力求抹掉表面的复杂特征，从基本结构开始，理解电动汽车电机的工作原理。
直流电机
电动汽车上选用的一般是直流无刷电机，但原理从有刷直流讲起，有刷直流清晰了，无刷就明白了。
有刷直流电机工作原理
有刷直流电机
如图，有刷直流电机，由主磁极，绕组线圈，换相片和电刷共同组成。
转子线圈，通直流电，置于固定方向的磁场内。根据左手定则，线圈上沿和下沿所受到的电磁力方向相反，恰好形成一个使线圈转动的扭矩。
当线圈转过90度以后，如果电流还维持原来的方向，则线圈会受到与原来运动方向相反的扭矩，运动停止并开始反向运动。线圈就会陷入持续的摆动状态。
这时候，给线圈和电源之间增加电刷和换向片。当线圈转过90度，运动方向与磁力线方向平行，达到正反力矩平衡的点附近，电刷脱离原来的换向片，与另外一片换向片接触，即线圈流过的电流方向发生逆转。
线圈由于惯性，冲过了力矩平衡位置，恰好此时，线圈内的电流方向也发生了改变，线圈此时受力，恰好与运动方向相同，继而保持状态继续运动。
实际应用中的有刷直流
实际应用中，主磁极，可以是永磁铁也可以是电磁铁。一般大型电机，主磁极采用电磁铁，小型电机，会使用永磁铁。
无刷直流电机
在有刷直流电机中，电刷和换向片始终处于摩擦状态，是易损部件。为了避免这样部件的存在，无刷直流电机就登场了。
无刷直流电机工作原理
定子是绕组，放在外圈；转子是永磁铁，放在中心。定子通入受控方波电流，被激发的磁场方向，随励磁电流方向发生变化。永磁转子在变换的磁场中受到力矩的作用，进而发生转动。
这样，不用再给转动部件通电，电刷和换向片自然就可以取消了。
异步电机
异步电机，又叫感应电机，由于“鼠笼型”转子，是其中应用最广的一种转子结构，所以异步电机，又常常被称为鼠笼电机。
单从电机的结构形式上看，把无刷直流电机的永磁转子，用鼠笼型绕组转子替换掉，就出现了异步电机的基本结构。
异步电动机
异步电机，转子本身只是线圈，没有电流通入。但绕组线圈，受到空间里旋转磁场的激励，内部出现感应电流。电流受到洛伦兹力的作用，发生运动。线圈运动的方向和速度完全取决于旋转磁场的方向和转速。
这里旋转磁场的转速叫做电机的同步转速。而转子的转速，由于是感应电流受力产生的运动，一直会落后同步转速一定的角度差，且随着负载的增大，此角度差也会增大。
在异步电动机这里，需要弄清楚，旋转磁场是怎样产生的。
异步电机旋转磁场
图中曲线，是异步电动机定子绕组励磁电流波形，一组正弦波。下面的三个圆形是截取间隔ωt=π/2的三个时刻，分别分析这一时刻的定子磁场方向。
励磁电流，以“x”表示电流向纸面内侧流，“•”表示向纸面外侧流。从左向右第一个圆，在正弦波图形上取ωt=2π/3，此时，iu>0，iv<0，iw<0，根据右手定则，可以绘制出磁力线图，如图中带箭头虚线所示。这组磁力线，相当于上部为S极，下部为N极的一对磁铁安装在定子上；
中间第二个圆，对应正弦曲线图上的第二个取值点ωt=7π/6，与第一个取值点间隔π/2；第三个圆对应正弦曲线上的第三个取值点，与第二个取值点间隔π/2。根据每个时刻的电流方向，可以绘制出这一时刻的磁力线图。
按连续观察三个圆形可以发现，随着输入电流相位角的变化，定子上的等效磁极S极、N极逆时针旋转相应角度，也就是所谓形成一个旋转磁场。
永磁同步电机
永磁同步电动机，与传统的绕组式同步电机相比，永磁同步电机无励磁绕组，用永磁体加以代替，而两者的定子结构基本相同，这样可以同时省去电刷、励磁绕组和滑环，大大简化了电机的结构，使其更加简单可靠。
工作原理，就从传统电励磁同步电机工作原理讲起。
同步电机有旋转磁极式和旋转电枢式两种结构形式。由于旋转磁极式具有转子重量小、制造工艺较简单、通过电刷和滑环的电流较小等优点，大中容量的同步电动机多采用旋转磁极式结构。
根据转子形状的不同，旋转磁极式又可分为凸极式和隐极式两种，如下图所示。凸极式多用于要求低转速的场合。
（a）凸极式（b）隐极式
同步电动机的结构示意图
同步电机与其他旋转电机一样，由定子和转子两大部分组成。同步电机的定子主要由机座、铁心和定子绕组构成。
为减小磁滞和涡流损耗，定子铁心采用薄硅钢片叠装而成，定子铁心的内表面嵌有在空间上对称的三相绕组。
转子主要由转轴、滑环、铁心和转子绕组构成。为兼顾导磁性能和机械强度的要求，转子铁心常采用高强度合金钢锻制而成。
同步电动机工作时，定子的三相绕组中通入三相对称电流，转子的励磁绕组通入直流电流。
在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时，将在气隙中产生旋转磁场。此旋转磁场的发生和方式，与前面的异步电机完全一致。
在转子励磁绕组中通入直流电流时，将产生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，转子磁场因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转，即转子以等同于旋转磁场的速度、方向旋转，这就是同步电动机的基本工作原理。
定子旋转磁场或转子的旋转方向决定于通入定子绕组的三相电流相序，改变其相序即可改变同步电动机的旋转方向。
开关磁阻电机
开关磁阻电机，又称为反应式同步电动机，这种电机的转子本身没有磁性，只是利用磁场中可移动部件企图使磁路磁阻最小的原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，因磁场的扭曲产生切向拉力，因此它的结构原则是要求转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
依靠转子两个正交方向磁阻的不同而产生转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。
开关磁阻电机具体工作过程如图所示(仅示意一相)。
当A相绕组控制开关S1，S2闭合时，A相绕组中流过电流，会产生切向力，吸引转子向A相绕组转子齿轴线和定子极轴线相互重合的方向旋转，即吸引转子逆时针方向旋转。当转子和B相定子对齐时，关断A相，导通B相，产生的切向力继续吸引转子逆时针旋转，以此类推，继续导通C、A、B，转子会持续不断地按照逆时针方向旋转，输出机械能。反之，如果导通相由A相变为C相，再由C相变为B相，以此相序循环通电就会导致转子向顺时针方向旋转。可见，转子转向与相绕组的电流方向无关，仅取决于相绕组通电的顺序。
当主开关器件S1和S2同时导通时，A相绕组从直流电源U吸收电能;当S1和S2同时关断时，绕组电流通过两个续流二极管和继续流通，并将剩余的电能回馈给电源U。因此，开关磁阻电机具有电能再生能力，故电能损耗相对较小，系统效率较高。
六种电机对比
在接触电机的过程中，时不常会出现记忆丢失的感觉，当时明明已经看懂记住了的，想要拿出来讲给别人听，又不知从何说起了。
经过一段时间的摸索，我发现，借助表格去对比不同种类电机的基本特点，更容易理解和记忆。
注：定子转子的相对位置，也有外转子的无刷直流，比如吊扇，电动汽车上不会用到
从汇总表格不难发现，从原理上粗糙的看过去，电机真的不复杂。
电机的基本结构，定子，转子；
定子的基本形式，线圈绕组，永磁磁钢；
转子的基本形式，线圈绕组，永磁磁钢，以及开关磁阻电机比较特殊的导磁体转子；
电机转动原理，通直流电的转子线圈或者永磁体转子在变化的磁场中受力，于是发生旋转。比较特殊的又是开关磁阻电机，以磁阻最小化为动力。
从原理上看，电机的基本结构形式就是这几种。但在每个不同的应用场景，电机会被细化出适应当时当地的功能细节，以及相应的控制系统。从控制系统的需要出发，又反过来调整电机实体设计。这样才逐渐衍生出名目繁多的电机品种。
把基本结构和功能当做一个框架，逐渐把适用环境、产品造价、调速方法、控制器特性等等相关的知识添加进来，形成自己的电机知识库。
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