【導讀】交流電機（特別是異步電機）無需換向器，是其工作原理——利用交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流——的必然結(jié)果。這種簡潔高效的能量轉(zhuǎn)換方式，使其在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中占據(jù)了主導地位。而直流電機的核心優(yōu)勢則在于其卓越的控制性能。隨著電力電子技術(shù)（如變頻器）的發(fā)展，交流電機的調(diào)速性能已大幅提升，應(yīng)用范圍也越來越廣，但直流電機在特定的高性能控制領(lǐng)域依然不可或缺。

一、 核心原理：旋轉(zhuǎn)磁場的誕生

交流電機之所以不需要機械式的換向器，其根本原因在于交流電自身的特性能夠直接產(chǎn)生“旋轉(zhuǎn)磁場”。

在交流電機（以常見的異步電機為例）中，當定子繞組通入三相或單相交流電時，由于電流的大小和方向隨時間呈周期性變化，這些繞組共同產(chǎn)生的合成磁場不是一個靜止的磁場，而是一個以固定速度旋轉(zhuǎn)的“旋轉(zhuǎn)磁場”。這個旋轉(zhuǎn)磁場可以想象成一個無形的磁鐵在持續(xù)轉(zhuǎn)動。

二、 轉(zhuǎn)子如何被“驅(qū)動”？

這個旋轉(zhuǎn)的磁場會切割轉(zhuǎn)子上的閉合導體（如鼠籠條），根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子內(nèi)部便會產(chǎn)生感應(yīng)電流（即渦流）。這個感應(yīng)電流又處于旋轉(zhuǎn)磁場中，進而受到安培力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動。

關(guān)鍵點在于：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是被定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場“拖著走”的（存在轉(zhuǎn)差率），它本身不需要外部通電。由于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電流是“感應(yīng)”而來的，因此不需要像直流電機那樣通過機械部件（換向器和電刷）為旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子引入電流，從而省去了換向器這一結(jié)構(gòu)。

三、 與直流電機原理的對比

為了更好地理解，我們可以與直流電機進行對比：

• 直流電機：其定子磁場通常是固定的（由永磁體或勵磁繞組產(chǎn)生）。為了使轉(zhuǎn)子（電樞）能持續(xù)朝一個方向旋轉(zhuǎn)，必須在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過半周后，改變通入其線圈的電流方向。這個任務(wù)就是由換向器和電刷完成的，它們作為一個機械開關(guān)，在恰當?shù)臅r機反轉(zhuǎn)電流方向，以維持轉(zhuǎn)矩的單一性。

• 交流電機（異步）：如前所述，它利用交流電直接產(chǎn)生一個空間上就在旋轉(zhuǎn)的磁場，從源頭上解決了磁場方向連續(xù)變化的問題，轉(zhuǎn)子只需被動跟隨即可，因此無需換向器。

補充說明：文章原文中提到“只需要改變電源的極性即可”改變方向，這不夠精確。對于三相異步電機，是通過交換任意兩相電源的接線來改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，從而實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。而“采用換向器使交流電機短時反轉(zhuǎn)”也非典型應(yīng)用，現(xiàn)代交流電機的正反轉(zhuǎn)控制通常通過接觸器改變相序?qū)崿F(xiàn)，而非加裝機械換向器。

四、 交流電機與直流電機的應(yīng)用對比

兩者因原理不同，各自擁有獨特的優(yōu)缺點和應(yīng)用領(lǐng)域：