交流电机和直流电机是两种结构和工作原理不同的电机，主要区别体现在以下几个方面：

1. 供电方式

• 交流电机： 由交流电源驱动（如市电220V/380V、工业电网等）。
• 直流电机： 由直流电源驱动（如电池、整流器、直流发电机等）。

2. 工作原理的核心

• 交流电机： 核心是定子旋转磁场。交流电通入定子绕组，产生一个在空间旋转的磁场。转子（通常是鼠笼式或绕线式）通过电磁感应（感应电机）或磁极锁定（同步电机）在该旋转磁场中被拖动旋转。
• 直流电机： 核心是定子磁场（励磁磁场）和转子电枢电流之间的相互作用力（安培力）。固定磁场（由永磁体或励磁绕组产生）与转子绕组（电枢）中的电流相互作用产生连续方向的扭矩。需要换向器（机械整流子）和碳刷来在转子旋转过程中不断切换电枢绕组中的电流方向，保持扭矩方向一致。

3. 控制特性（调速和启动）

• 交流电机： 传统结构调速困难，转速主要取决于电源频率和极对数。启动扭矩通常较小（尤其是鼠笼式感应电机）。但使用变频器后，可以实现宽范围、高性能的速度和扭矩控制，性能可媲美甚至超过直流电机。启动时，特殊设计的交流电机（如绕线式转子电机）或有软启动器可以改善启动特性。
• 直流电机： 天生具有良好的调速性能和较大的启动扭矩。通过改变电枢电压或励磁电流（根据励磁方式），可以非常方便地、连续地在宽范围内调节转速（恒扭矩或恒功率）。无需辅助设备就能直接启动并承受较大负载。

4. 结构与维护

• 交流电机（尤其是鼠笼式感应电机）： 结构简单，没有电刷和换向器，坚固耐用，维护成本低，运行可靠，几乎免维护。
• 直流电机： 结构相对复杂，存在易磨损的换向器和碳刷（有刷直流电机）。换向器和碳刷需要定期检查、清洁和更换，维护成本较高，可能产生电火花（有火灾爆炸风险场合需特别注意），换向火花也可能对电子设备造成电磁干扰。无刷直流电机消除了电刷维护问题，但内部结构和控制更复杂。

5. 成本

• 交流电机（尤其是鼠笼式感应电机）： 制造成本低，在大规模应用场景中单台成本通常低于直流电机。
• 直流电机： 结构复杂，换向器和碳刷增加成本，制造和维护成本通常高于相同功率等级的鼠笼式交流电机（尽管变频驱动会增加交流方案的总成本）。

6. 主要应用场景

• 交流电机：
  • 绝大多数的工业驱动（泵、风机、压缩机、传送带、机床等）。
  • 家电（空调、冰箱、洗衣机、电风扇等）。
  • 使用变频器驱动的高性能伺服系统（如精密机床、机器人）。
  • 需要固定转速的场合（如同步电机驱动的时钟）。
• 直流电机：
  • 需要简易、经济调速的场合（老式起重机、电梯、早期的电车/机车、一些机床主轴驱动等 - 部分正被变频交流取代）。
  • 需要大启动扭矩的场合（如电动汽车的牵引电机，虽然有刷直流已少用，但无刷直流和特殊交流电机占主流）。
  • 依赖电池供电的设备（手电钻、玩具车、电动车窗等 - 广泛使用有刷直流，但越来越多被无刷直流取代）。
  • 需要精确动态响应的伺服系统（无刷直流应用广泛）。

总结对比表

重要提示

• 无刷直流电机结合了直流电机的优良控制性能和交流电机免维护的优势，在现代高性能驱动领域应用非常广泛（如电脑风扇、无人机、电动汽车等），但它使用交流电（方波或正弦波）驱动，内部结构更像同步交流电机。
• 变频技术的成熟极大地提升了交流电机的控制性能，使得它在调速应用领域基本取代了传统的有刷直流电机。
• 因此，现代工业应用中的“直流”与“交流”界限有时并不绝对，关键在于驱动方式和控制技术。 交流异步电机+变频器 和 永磁同步电机/无刷直流电机+驱动器 是当前主流的可控驱动方案。