为初步了解市面上的各类电机所整理的学习笔记。电机按照电能与机械能的转换方向可分为电动机与发电机，这里侧重于介绍电动机的分类。
本篇文章是对网上及书上内容的归纳整合，将对各类电机进行简要分类介绍。后续文章将对每一种电机在电机结构、工作原理、电机控制等方面进行详细深入的介绍。
序言
电机是工业领域中的重要电气设备之一，它可以通过电磁场这一媒介，拖动机械结构及其负载做直线方向或旋转方向的运动（电动机），或者反过来，通过拖动机械结构及其负载运动的方式产生电能（发电机）。电机可以实现电能与机械能的相互转换。1820年，奥斯特发现电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。
1821年，法拉第发现载流导体在磁场中受力的现象，这便是电动机的作用原理。安培以此现象建立了载流导体在磁场中受力的安培定律。
安培公式为\(d{\bf f} = Id {\bf l} \times {\bf B}\)，其中\(d{\bf f}\)为电流元\(Id {\bf l}\)在磁感应强度\(\bf B\)的外磁场中受到的电磁力。
1831年，法拉第建立了揭示“变磁生电”的电磁感应定律。
该定律指出，导体回路中感应电动势\(E\)与穿过回路的磁通量\(\Phi\)对时间的变化率成正比，即\(E=- \frac{d\Phi}{dt}\)。
图1 电机分类
电机分类思维导图，制作者为嵌入式艺术。
按工作电源种类分
电机按工作电源可以分为直流电机与交流电机。
直流电动机
直流电动机指通入直流电流而产生机械运动的电动机。直流电动机可分为有刷直流与无刷直流两种。
有刷直流电机内部含有电刷，采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。电机工作时，线圈和换向器旋转，主磁极和电刷不转，线圈电流方向的交替变化靠随电机转动的换相器和电刷来完成。
有刷直流电机由定子与转子组成。定子是固定的，其中包括主磁极、换向极、电刷、机座；转子又可称为电枢，其中包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器。
永磁直流电动机的主磁极为永磁体，通过改变所通入直流电的供电极性来改变旋转方向。按照永磁体材料的不同可分为稀土永磁、铁氧体永磁、铝镍钴永磁等若干种。
电磁直流电动机的主磁极由铁芯和励磁绕组构成。按照励磁绕组与转子绕组连接方式的不同，可分为串励、并励、他励、复励四种励磁方式。
图2 直流电机的四种励磁方式(a)他励 (b)并励 (c)串励 (d)复励
注：励磁指的是向电动机或者发电机提供工作磁场的装置。
无刷直流电机(Brushless Direct Current
Motor,BLDC)采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷电机使用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力来驱动电机。
由上可知，无刷直流电机的线圈是定子的一部分，主磁极是转子的一部分。
相较于有刷电机，无刷电机采用电子换向，这使得无刷电机需要使用电子控制器件进行驱动，使得其成本更高，而有刷电机使用可控硅等传统模拟电路就可以控制。
注：在某些场合下，可以将无刷直流电机视作交流电机。这是因为无刷直流电机的驱动电流为交流电，无刷直流电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（或方波），这种电机可称为直流无刷电机（可以算直流，也可以算交流）；另一种是正弦波，这种电机是交流伺服电机中的一种（算作交流电机）。
交流电动机
直流电动机指通入交流电流而产生机械运动的电动机。
按照交流电流相数可分为单相电机与三相电机。
单相电机的转矩是脉动的，噪声比较大，但所需的电源比较简单。其性能指标较差，功率较低，常应用于生产、生活等小型设备中。
三相交流电机与单相电机相比有明显的优越性。同样功率的三相电机比单相电机体积小，重量轻，价格低。因此交流电机以三相电机为主。
也可以按照结构和工作原理分类，将交流电机分为异步电机与同步电机。
按结构和工作原理分
电机按结构和工作原理可以分为直流电机、异步电机与同步电机。其中异步电机与同步电机均属于交流电机。
二者的定子绕组的结构形式相同，在励磁方式与运行特性上有较大差别。
异步电动机
异步电机指的是电机转速达不到定子磁场的同步转速的交流电机。
异步电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转子绕组按其结构可分为鼠笼型和绕线式两种。单相异步电机转子均是鼠笼型，三相异步电机转子可以为鼠笼型或绕线式。
异步电机按照有无换向器，可分为感应电动机与交流换向器电动机。
感应电机指的是没有换向器的异步电机，异步电机以感应电机为主。在定子绕组上接三相电源，定子绕组流过三相对称电流，气隙中将建立基波旋转磁动势，进而产生基波旋转磁场（定子磁场），它在短路的转子绕组中产生感应电流及感应电动势，感应电流与气隙旋转磁场相互作用产生电磁转矩使电机转动。
感应电动机可分为三相异步(三相380V)、单相异步(单相220V)、罩极异步(单相220V，副绕组为罩极环)三种。感应电动机通常指的是三相异步感应电动机。
交流换向器电动机是转子上带有换向器的异步电动机。
交流换向器电动机可分为单相串励、交直流两用、推斥电动机(单相、转向与电刷偏离方向相反)三种。
同步电动机
同步电机指的是电机转速与定子磁场的同步转速始终保持相同的交流电机。与异步电机的区别在于其转子侧安装有磁极并通入直流电流励磁，具有确定的极性。
同步电机有旋转电枢和旋转磁极两种结构，同步电机一般使用旋转磁极结构，旋转电枢结构多用于小容量电机。
旋转磁极结构电机按照磁极形状有可分为隐极和凸极两种形式。隐极同步电机气隙均匀，转子机械强度高，适合高速旋转，常用于汽轮发电机。凸极同步电机气隙不均匀，旋转时空气阻力大，适合中低速场合，常用于水轮发电机。
隐极同步电机由定子（铁芯、绕组、机座、紧固件）、转子（铁芯、励磁绕组、护环、中心环、滑环等）、端盖、轴承组成。
凸极同步电机定子组成与隐极相同，转子由磁极、励磁线圈、磁扼、阻尼绕组等部分构成。
旋转磁极结构电机按支撑方式可分为卧式与立式两种，隐极同步电机只能采用卧式结构，凸极同步电机可采用卧式或立式结构。
同步电机按照产生转矩的方式，可分为永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM，永磁体提供励磁)、磁阻同步电机(Synchronous Reluctance Motors，SynRM，转子交轴和直轴磁阻不等而产生磁阻转矩)、磁滞同步电机（磁滞材料产生磁滞转矩）。
按用途划分
电机按用途划分，可分为驱动用电动机与控制用电动机。 驱动用电动机顾名思义，可以用于驱动各类机器设备运转。相较于驱动用电动机，控制用电动机能实现更为精确的控制。控制用电动机包括伺服电机、步进电机等。
伺服电机
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）任意变化的自动控制系统。
伺服电机(Servo
Motor)可以通过接受到的脉冲信号按照一定的规则来实现相应的动作。一般地，伺服电机的转速受所加电压信号的控制，转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化。
伺服电机可按工作电源种类分为直流和交流两种，其中直流伺服电机适合在低电压、低功率、控制精度不高的情况下使用。为实现更精确的控制，目前绝大部分的伺服电机是采用的是交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
步进电机
步进电机(Stepping Motor)是一种电脉冲信号转换成角位移或者线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。
按机械能运动方式划分
旋转电机
旋转电机指将电能转换为旋转运动的机械能，拖动负载做旋转运动的电机。常见电机大多是旋转电机。
直线电机
直线电机(Linear
Motor)，也称为线性电机，指的是把电能转换成直线运动的机械能，不需要任何中间传动转换装置的电机。直线电机可以直接做直线运动，比旋转电机经过转换装置形成的直线运动效率更高。
直线电机相当于旋转电机径向剖开。直线电机的初级等同于旋转电机的定子；直线电机的次级等同于旋转电机的转子。既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。
直线电机按工作原理可分为直流、异步、同步、步进等，其类型又分为U型电机，平板电机,圆柱型直线电机等。
特种电机
力矩电机
力矩电机(Torque
Motor)又称转矩电机，直驱电机，力矩电动机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力。这使得力矩电机可以在堵转时持续运行，不会造成电机损坏。
力矩电机包括直流力矩电机，交流力矩电机，无刷直流力矩电机。
To Be Countinued未完待续......