电动机是一种将电能量转化为机械运动的机器。大多数电动机利用电磁学中的相互作用产生旋转运动，而直线电动机则产生沿直线路径的运动。电动机的工作原理与发电机密切相关，后者将输入的机械能转化为输出的电能。电动机是工业驱动系统、家用设备和电动交通工具的核心部件。(ocw.mit.edu)
工作原理
在典型的电磁式电动机中，电流与磁场相互作用而产生力。对于载流导体，这种相互作用可以用洛伦兹力来描述。围绕轴线布置的导体产生转矩，使电动机轴转动。另一些设计则利用磁性结构趋向于磁阻较低状态的特性来产生转矩。要维持连续旋转，转子位置与磁场之间必须保持适当的关系。(ocw.mit.edu)
机械功率可表示为
[ P=T\omega, ]
其中，(P) 为功率，(T) 为转矩，(\omega) 为角速度。因此，转矩与功率是不同的概念：电动机在轴静止时仍可产生保持转矩，但此时其机械输出功率为零。旋转还会产生感应电压，通常称为反电动势，它会影响电动机从电源吸取的电流。(ocw.mit.edu)
结构
大多数旋转电动机都有静止的**定子和运动的转子**，两者之间由狭窄的气隙隔开。转子固定在由轴承支撑的轴上。根据具体设计，定子和转子可包含载流绕组、永磁体或具有特定形状的磁性钢部件。转子通常位于定子内部，但也可以采用相反的布局。(ocw.mit.edu)
绕组是由带绝缘层的电导体绕制而成的线圈。磁芯用于引导磁通，通常由薄钢片叠压而成，以减小涡流损耗。绕组绝缘和冷却条件决定了允许的温度与电流密度，进而限制电动机的连续输出能力。电动机设计需要在电磁性能、机械强度、散热和制造要求之间取得平衡。(ocw.mit.edu)
主要类型
**直流电动机。**传统的有刷直流电动机使用直流电，通过分段式换向器和电刷切换旋转电枢绕组中的电流。这种切换使电枢与磁场之间维持能够产生转矩的关系。磁场可由永磁体或单独励磁的绕组提供。电刷接触会带来磨损，因此需要维护。(ocw.mit.edu)
感应电动机。感应电动机通常使用交流电运行。定子电流建立旋转磁场，通过电磁感应在转子中产生电流。在正常的电动运行状态下，转子的转速低于磁场的旋转速度；这种差异称为转差，是产生感应电流和转矩的必要条件。鼠笼式转子由导电条和连接导电条的端环组成，不需要通过电刷进行电气连接。其结构坚固，因此在工业驱动领域占有重要地位。(ocw.mit.edu)
同步电动机。同步电动机在稳态运行时与定子磁场同步旋转。其转子磁场可由通电绕组或永磁体提供；同步磁阻电动机则利用磁阻的差异运行。对于供电频率为 (f) 的电机，同步转速为
[ n_s=\frac{120f}{p}, ]
其中，(p) 为磁极数，(n_s) 的单位为转/分。因此，一台采用 60 赫兹电源供电的四极电机，其同步转速为每分钟 1,800 转。(ocw.mit.edu)
无刷电动机。无刷直流电动机以电子开关取代机械换向。虽然名称中有“直流”，但它通常采用永磁转子，并按同步电机的原理运行；直流电源为电子电路供电，由电子电路产生绕组所需的电流。这一名称描述的是驱动方式，并不意味着未经转换的直流电流流过每个绕组。(ocw.mit.edu)
调速与效率
电动机转速取决于电机类型、供电条件和负载。变频驱动器通过调节供电频率和电压来控制交流电动机。更先进的驱动方法还会调节转矩和磁通，以满足要求较高的运动控制应用。因此，电动机驱动系统将电机与电力电子技术及控制功能结合起来，而不是将电动机视为孤立的部件。(natural-resources.canada.ca)
效率是有效机械输出功率与电气输入功率之比。损耗包括绕组电阻损耗、磁芯损耗、轴承摩擦损耗、风阻损耗以及其他杂散损耗。效率随运行条件而变化。系统效率还取决于被驱动的设备：在适宜的泵和风机应用中，通过调节电动机转速来匹配实际需求，即使电动机本身的效率变化不大，也能降低能耗。(energy.gov)
发展与应用
1821 年，迈克尔·法拉第利用载流导线和磁体演示了连续的电磁旋转，制成了一种早期电动机。此后的发展使电动机能够提供具有实用价值的动力。1888 年由尼古拉·特斯拉设计的西屋两相感应电动机，体现了无需换向器或接触式电刷的商用交流电动机的兴起。(rigb.org)
工业电动机用于驱动泵、风机、压缩机、输送机、搅拌机和加工机械。在电动汽车中，电动机将电池提供的能量转化为驱动力。配合适当的电子电路，牵引电机可在再生制动过程中作为发电机运行，将车辆的部分动能回收为电能。直线电动机可直接产生直线运动，用于织机梭子驱动和设备搬运等场合。(betterbuildingssolutioncenter.energy.gov)