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交流电机和直流电机的设计目的都是将电能转换为机械运动，但它们在电源、结构、运行方式和应用方面有着根本的区别。了解这些差异是选择适合特定任务的电机的关键。以下是详细的分类：
1. 电源
最基本的区别在于它们的能量输入：
- 交流电机 采用交流电运行，其中电流周期性地改变方向（例如，在大多数电网中每秒 50 或 60 次循环）。
- 直流电机 采用以恒定方向流动的直流电（例如来自电池、整流器或太阳能电池板）进行操作。
2. 建造
它们的内部设计反映了它们的动力来源：
- 交流电机 （尤其是最常见的感应电动机）有一个固定的定子，其绕组连接到交流电源。转子通常是由导电条组成的“鼠笼”，没有电气连接——它依靠定子旋转磁场的电磁感应来驱动。一些交流电动机（同步电动机）使用带有永磁体或由外部电源供电的电磁铁的转子。
- 直流电机 电机由一个带有永磁体或电磁铁（励磁绕组）的定子和一个连接到换向器的旋转电枢（线圈）组成。换向器是一个开口环，用于在电枢旋转时反转电流。电刷（导电触点）将换向器连接到直流电源。这种设计确保转子磁场始终与定子磁场相反，从而产生连续扭矩。
3. 运作原理
- 交流电机 取决于定子中的旋转磁场，该磁场由定子绕组中的相移交流电流产生。该磁场在转子中感应出电流，产生与定子磁场相互作用的磁场，使转子旋转（感应电机）或锁定在旋转磁场上（同步电机）。
- 直流电机 利用定子固定磁场与电枢电流感应磁场之间的吸引力/排斥力。换向器以精确的间隔反转电枢电流，使转子保持单向旋转。
4. 速度控制
- 交流电机 过去，需要复杂的系统（例如变频驱动器，VFD）来通过改变交流电频率或电压来调节速度。现代的VFD使这一过程高效而精确，非常适合泵或传送带等应用。
- 直流电机 简化速度控制：调节输入电压（通过电阻、斩波器或控制器）可直接改变速度。这种简易性使其在早期电动火车和机器人等应用中广受欢迎。
5. 效率与维护
- 交流电机 （感应式）效率高，尤其是在恒速运转时，并且没有电刷或换向器等易磨损部件。这减少了维护需求，使其在恶劣环境中（例如工厂、矿山）也能持久耐用。
- 直流电机 虽然效率高，但电刷和换向器容易磨损，需要定期维护（例如更换电刷、清洁换向器）。这限制了它们在多尘或高振动环境中的使用寿命。
6. 应用
- 交流电机 主导着工业和大规模应用：制造机械、暖通空调系统、泵、风扇、电网以及可再生能源装置（例如风力涡轮发电机）。它们与交流电网兼容且维护成本低，使其成为连续、高功率任务的理想选择。
- 直流电机 在需要精确速度控制或便携性的应用中表现出色：电池供电的设备（玩具、工具）、电动汽车（历史和一些现代设计，尽管现在许多都使用带逆变器的交流电机）、机器人和小型家电（例如搅拌机，其中适配器的直流电很常见）。
概括
交流电机在并网、高功率、低维护的应用中蓬勃发展，而直流电机则在便携式、变速或电池供电的应用中大放异彩。电力电子技术（例如，将直流电转换为交流电的逆变器）的兴起模糊了两者之间的界限——例如，现代电动汽车使用交流电机和直流电池——但它们在设计和运行方面的核心差异仍然具有决定性意义。
