电机到底是什么呢？

由于有些并不是同一专业的朋友对于电机的理解仅限于——电机是个通电了过后能转的东西。虽然这么说也找不出什么毛病哈哈哈，但是还是想通过我的文字解释一下——电机到底是什么。（用我自己的话说可能比较通俗且不规范，有不对的地方还请批评指正hhh）

从本科第一次学习电机拖动到后面运动控制，到研究生阶段的永磁同步电机矢量控制和现在正在进行的多相（双三相）电机的控制和容错控制。我似乎在摸索电机这玩意。如果要我从最底层的逻辑来阐述电机到底是个什么东西，我觉得研究生课程“永磁同步电机的设计与实验”课的高瑾老师说的“电机的本质就是同性相斥异性相吸”很有道理。（话说这个小老头上课挺有意思的哈哈哈）——不过要注意的一点是，这个说法更直接针对永磁同步电机。对于一些异步电机而言，说同性相斥异性相吸就有点不太准确了（某种程度上也能解释，但是不直观）。

如图一所示是电机内部的原理图，可以看到这个电机内部可以说是麻雀虽小五脏俱全。

首先说最好理解的——冷却风扇和机壳，顾名思义冷却风扇就是用于冷却电机的。由于电机内部会通入大电流，电流在绕组上会产生热量（这就是我们所说的铜耗），同时变换的磁场在铁磁材料上会产生涡流因而产生大量的热量（这就是我们所说的铁耗），所以需要冷却风扇来对电机进行降温处理。有的电机也会使用冷凝水降温的方式进行降温。冷却的部分对于电机来说并不是必需的，因此很多电机其实并没有这一部分，主要还是看实际的具体需求来设计是否需要冷却部分。机壳就更好理解了——电机需要一个外壳来应对恶劣的环境和工况。（机壳我真不知道该说啥哈哈哈哈）

图1 电机内部原理图

其次说轴承和轴承座。轴承连接转子，是给转子产生的扭矩进行传导的装置。据说轴承的材料的选取很有讲究，要应对各种各样的转矩的变化巴拉巴拉的。由于我研究的主要还是电机的控制，对电机设计方面的问题不是很了解，就不过多赘述。轴承座即轴承的支架。

最后也是最重要的就是电机的定子和转子。需要注意的是，对于永磁同步电机来说，定子上有绕组线圈而转子上是一块永磁体（就是一块磁铁）定子上是通电的而转子是不通电的。如果通俗点说，我个人觉得可以把定子当作一只无形的大手，在特定的电流流过定子绕组时，它就会死死拽着转子进行转动。

如果用初高中的知识来解释永磁同步电机的话，我们可以把电机的定子想象成一根带有磁性的小磁针固定住，把电机的转子想象成我们手里握着一根磁铁。我们用手里的磁铁靠近小磁针，磁针就会因为同性相斥异性相吸的原理进行运动。如果我们用磁铁围绕着小磁针转圈，那么小磁针就跟着磁铁一起转了起来。这就是永磁同步电机的最底层的原理。

当然我们不可能真的用手握着磁铁来产生旋转的磁场。这个时候就要用到另一个高中知识了——通电导线周围会产生磁场（磁场方向遵循右手螺旋定则如图2）。

图2 通电导线周围磁场示意图

在图2中可以看出，如果通电电流为恒定值，则周围磁场是不变的。由于我们需要旋转的磁场（磁铁在小磁针周围旋转就是使小磁针周围产生旋转的磁场），所以电流肯定不能是一成不变的。

于是乎，我们要在定子上产生变化的磁场，一般来说我们使用三相交变电流通入电机的定子绕组上，以产生旋转的磁场。我们将定子线圈产生的磁场和转子上所有永磁体合成出的磁场叠加，称之为电机磁链。到这里，就可以得出永磁电机旋转的最基本的原理：定子上产生变化的磁场，拖动着转子永磁体，使转子跟着电机磁链方向进行旋转。

电机肯定是不止永磁同步电机这一种电机的，还有感应异步电机——

感应异步电机的核心也是转子和定子，这一点和永磁同步电机是相同的（可以说所有电机的核心都是转子和定子）。然而感应异步电机的转子就不是永磁体了，而是和定子一样，其转子是由线圈构成（这里要注意，转子上是不会通电的）。在定子上通电后，首先在转子上感应出磁场，（同样是高中知识——导体在变换的磁场中会产生感应电动势，由于线圈闭合产生了电流，然后电流周围就产生了磁场。）到这里转子也能产生磁场，其效果就和永磁同步电机原理有点类似了，定子绕组上的交变电流产生旋转磁场，拖动着转子进行旋转。

目前主流的电机研究基本都是围绕着上述两种电机进行的，根据上述的两种电机衍生出了各种各样形状，各种各样功能的电机……

所以，电机到底是什么呢？