【導讀】交流電機（特別是異步電機）無需換向器，是其工作原理——利用交流電產生旋轉磁場并感應轉子電流——的必然結果。這種簡潔高效的能量轉換方式，使其在工業(yè)生產和日常生活中占據(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（如變頻器）的發(fā)展，交流電機的調速性能已大幅提升，應用范圍也越來越廣，但直流電機在特定的高性能控制領域依然不可或缺。
一、 核心原理：旋轉磁場的誕生
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生“旋轉磁場”。
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的“旋轉磁場”。這個旋轉磁場可以想象成一個無形的磁鐵在持續(xù)轉動。
二、 轉子如何被“驅動”？
這個旋轉的磁場會切割轉子上的閉合導體（如鼠籠條），根據(jù)電磁感應定律，轉子內部便會產生感應電流（即渦流）。這個感應電流又處于旋轉磁場中，進而受到安培力的作用，從而產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場的方向轉動。
關鍵點在于：轉子的轉動是被定子產生的旋轉磁場“拖著走”的（存在轉差率），它本身不需要外部通電。由于驅動轉子的電流是“感應”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）為旋轉中的轉子引入電流，從而省去了換向器這一結構。
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生）。為了使轉子（電樞）能持續(xù)朝一個方向旋轉，必須在轉子轉動過半周后，改變通入其線圈的電流方向。這個任務就是由換向器和電刷完成的，它們作為一個機械開關，在恰當?shù)臅r機反轉電流方向，以維持轉矩的單一性。
交流電機（異步）：如前所述，它利用交流電直接產生一個空間上就在旋轉的磁場，從源頭上解決了磁場方向連續(xù)變化的問題，轉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磁場的方向，從而實現(xiàn)反轉。而“采用換向器使交流電機短時反轉”也非典型應用，現(xiàn)代交流電機的正反轉控制通常通過接觸器改變相序實現(xiàn)，而非加裝機械換向器。
四、 交流電機與直流電機的應用對比
兩者因原理不同，各自擁有獨特的優(yōu)缺點和應用領域：
| 特點 | 交流電機 (以異步電機為主) | 直流電機 |
|---|---|---|
| 優(yōu)點 | 結構簡單、堅固耐用、成本低、維護方便、可靠性高、適用于高速大功率場合。 | 控制性能優(yōu)異、啟動轉矩大、調速范圍寬且平滑、響應速度快。 |
| 缺點 | 早期直接啟動時調速性能較差（但隨著變頻技術的發(fā)展已得到極大改善）。 | 存在電刷和換向器，有磨損和火花、需要定期維護、成本較高、制造成本高。 |
| 典型應用 | 工業(yè)風機、水泵、壓縮機、機床、傳送帶、家用電器等絕大多數(shù)固定轉速或通過變頻器調速的場合。 | 對調速性能要求高的領域，如起重機、電力機車、軋鋼機、精密機床伺服驅動等。（注：在許多傳統(tǒng)領域，已被變頻調速的交流電機取代） |
