直線電機不僅在結構上相當于是從旋轉電機演變而來的，而且其工作原理也與旋轉電機相似。
旋轉電機的基本工作原理
圖1-9表示一臺簡單的二極旋轉電機。圖中線圈ax、by、cz為定子a、b、c三相繞組。當在其中通入三相對稱正弦電流后，便在氣隙中產(chǎn)生了一個磁場，這個磁場可看成沿氣隙圓周呈正弦分布。當a相電流達到最大值時，b和c相電流都為負的最大值的二分之一，這時磁場波幅處于a相繞組軸線上，如圖1-9a所示。經(jīng)過120電角度后，b相電流達到最大值，這時c和a相都為負的最大值的二分之一，而磁場波幅轉到b相繞組軸線上，如圖1-9b所示。經(jīng)過240電角度后，相電流達到最大值時，a和b相電流都為負的最大值的二分之一，磁場波幅又轉到c相繞組軸線上，如圖1-9c所示。由此可見，電流隨時間變化，磁場波幅就按a、b、c相序沿圓周旋轉。電流變化一個周期，磁場轉過一對極。這種磁場稱為旋轉磁場，它的旋轉速度稱為同步轉速，用 表示，它與電流的頻率f(hz)成正比，而與電機的極對數(shù)p成反比：
（rad／min）
如用表示在定子內(nèi)圓表面上磁場運動的線速度，則有：
（m／s）
式中──極距（m)
通過圖1-10可說明旋轉磁場對轉子的作用，為了簡單起見，圖中鼠籠轉子只畫出了兩根導條。當氣隙中旋轉磁場以同步速旋轉時，該磁場就會切割轉子導條，而在其中感應出電動勢。電動勢的方向可按右手定則確定，示于圖中轉子導條上。由于轉子導條是通過端環(huán)短接的，因此在感應電動勢的作用下，便在轉子導條中產(chǎn)生電流。當不考慮電動勢和電流的相位差時，電流的方向即為電動勢的方向。這個轉子電流與氣隙磁場相互作用便產(chǎn)生切向電磁力。電磁力的方向可按左手定則確定。由于轉子是個圓柱體，故轉子上每根導條的切向電磁力乘上轉子半徑，全部加起來即為促使轉子旋轉的電磁轉矩。由此可以看出，轉子旋轉的方向與旋轉磁場的轉向是一致的。轉子的轉速用表示。在電動機運行狀態(tài)下，轉子轉速總要比同步轉速小一些，因為一旦，轉子就和旋轉磁場相對靜止，轉子導條不切割磁場，于是感應電動勢為零，不能產(chǎn)生電流和電磁轉矩。轉子轉速與同步轉速的差值經(jīng)常用轉差率來表示，
直線電機的基本工作原理
將圖1-10所示的旋轉電機在頂上沿徑向剖開，并將圓周拉直，便成了圖1-11所示的直線電機。在這臺直線電機的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，也會產(chǎn)生氣隙磁場。當不考慮由于鐵心兩端開斷而引起的縱向邊端效應時，這個氣隙磁場的的分布情況與旋轉電機的相似，即可看成沿展開的直線方向呈正弦形分布。當三相電流隨時間變化時，氣隙磁場將按a、b、c相序沿直線移動。這個原理與旋轉電機的相似，二者的差異是：這個磁場是平移的，而不是旋轉的，因此稱為行波磁場。顯然，行波磁場的移動速度與旋轉磁場在定子內(nèi)圓表面上的線速度是一樣的，即為，稱為同步速度，且
(m／s)
再來看行波磁場對次級的作用。假定次級為柵形次級，圖1-11中僅畫出其中的一根導條。次級導條在行波磁場切割下，將感應電動勢并產(chǎn)生電流。而所有導條的電流和氣隙磁場相互作用便產(chǎn)生電磁推力。在這個電磁推力的作用下，如果初級是固定不動的，那末次級就順著行波磁場運動的方向作直線運動。若次級移動的速度用表示，轉差率用表示，則有：
在電動機運行狀態(tài)下，在0與1之間。上述就是直線電機的基本工作原理.
應該指出，直線電機的次級大多采用整塊金屬板或復合金屬板，因此并不存在明顯的導條。但在分析時，不妨把整塊看成是無限多的導條并列安置，這樣仍可以應用上述原理進行討論。在圖1-12中，分別畫出了假想導條中的感應電流及金屬板內(nèi)電流的分布，圖中為初級鐵心的疊片厚度，c為次級在長度方向伸出初級鐵心的寬度，它用來作為次級感應電流的端部通路，c的大小將影響次級的電阻。旋轉電機通過對換任意兩相的電源線，可以實現(xiàn)反向旋轉。這是因為三相繞組的相序相反了，旋轉磁場的轉向也隨之反了，使轉子轉向跟著反過來。同樣，直線電機對換任意兩相的電源線后，運動方向也會反過來，根據(jù)這一原理，可使直線電機作往復直線運動。