一、定转子的协作机制

1.定子：磁场的产生者

• 交流电机：定子绕组通入三相交流电后，产生旋转磁场。磁场方向随电流相位变化而旋转，形成连续的磁力线切割。

• 直流电机：定子绕组通入直流电，产生固定磁场（通过换向器实现磁场方向周期性切换，模拟旋转效果）。

• 永磁电机：定子或转子中嵌入永磁体，直接提供恒定磁场。

2.转子：能量的转换者

• 异步电机（感应电机）：转子导体（如鼠笼条）切割定子旋转磁场的磁感线，根据法拉第电磁感应定律产生感应电流。

• 同步电机：转子绕组通入直流电，形成固定磁场，与定子旋转磁场同步旋转（需外部励磁或永磁体）。

• 直流电机：转子绕组通过换向器与电刷连接，通入电流后与定子磁场相互作用产生转矩。

3.协作过程

• 磁场切割：定子旋转磁场（或固定磁场）切割转子导体，产生感应电动势。

• 电流生成：转子导体闭合形成回路，感应电动势驱动电流流动（异步电机）。

• 洛伦兹力：转子电流与定子磁场相互作用，根据左手定则产生电磁力，形成转矩驱动转子旋转。

二、能量转换过程

1.电能→磁能

定子绕组通电后，电能转化为定子磁场的磁能（交流电机为旋转磁能，直流电机为固定磁能）。

2.磁能→机械能

异步电机：

• 定子旋转磁场切割转子导体，产生感应电流。

• 感应电流与定子磁场相互作用，产生洛伦兹力，形成转矩。

• 转子转速略低于定子磁场转速（存在转差率），持续切割磁感线以维持能量转换。

同步电机：

• 转子磁场与定子旋转磁场同步旋转，无转差率。

• 通过调节转子励磁电流，控制功率因数，实现高效能量转换。

直流电机：

• 定子磁场与转子电流相互作用，直接产生转矩。

• 换向器周期性改变转子电流方向，维持连续旋转。

3.效率优化

• 硅钢片叠压：定转子铁芯采用硅钢片叠压，减少涡流损耗。

• 绕组设计：优化绕组分布（如双层绕组），降低铜损。

• 永磁体应用：永磁电机中，永磁体替代励磁绕组，减少励磁损耗，提高效率。