Všechny rotační elektromotory, střídavé i stejnosměrné, pracují díky interakci dvou magnetických polí. Jedno je stacionární a je (obvykle) spojeno s vnějším krytem motoru. Druhé se otáčí a je spojeno s otáčející se kotvou motoru (nazývanou také jeho rotor). Otáčení je způsobeno vzájemným působením obou polí.

V jednoduchém stejnosměrném motoru se otáčí magnetické pole, jehož polarita se každou půl otáčku změní pomocí kombinace kartáčů a komutátoru. Kartáče – v podstatě vodivé uhlíkové tyčinky, které se při otáčení otírají o vodiče na rotoru – slouží také k tomu, aby se do rotující kotvy dostal elektrický proud. U stejnosměrného bezkartáčového motoru je situace trochu jiná. Točivé pole je stále reverzováno, ale komutací, která probíhá elektronicky.

Andukční motor má tu jedinečnou vlastnost, že mezi stacionárním a točivým vinutím není žádné elektrické spojení. Na svorky motoru se přivádí střídavý proud z elektrické sítě a napájí stacionární vinutí.

Všechny indukční motory jsou asynchronní motory. Přezdívka asynchronní vyplývá ze skluzu mezi rychlostí otáčení statorového pole a poněkud pomalejší rychlostí otáčení rotoru.

Většina moderních indukčních motorů má rotor ve tvaru klece veverky. Válcová klec se skládá z těžkých měděných, hliníkových nebo mosazných tyčí zasazených do drážek a spojených na obou koncích vodivými kroužky, které tyče elektricky zkratují. Pevné jádro rotoru je sestaveno z hromádek vrstvené elektrotechnické oceli.

Možno se setkat i s indukčními motory, které mají rotor tvořený vinutím, nikoli klecí. Tyto motory se nazývají indukční motory s vinutým rotorem. Smyslem této konstrukce je zajistit snížení rotorového proudu při prvním roztočení motoru. Toho se obvykle dosahuje sériovým připojením každého rotorového vinutí k rezistoru. Vinutí dostávají proud prostřednictvím nějakého druhu skluzového kroužku. Jakmile rotor dosáhne konečných otáček, póly rotoru se přepnou do zkratu, čímž se z elektrického hlediska stanou stejnými jako rotor s klecí.

Pohyblivá část vinutí asynchronního motoru (stator) se připojuje ke zdroji střídavého proudu. Přivedením napětí na stator vzniká ve statorovém vinutí střídavý proud. Tok proudu indukuje magnetické pole, které působí na rotor a nastavuje tok napětí a proudu v prvcích rotoru.

Severní pól ve statoru indukuje jižní pól v rotoru. Poloha statorového pólu se však otáčí podle toho, jak se mění amplituda a polarita střídavého napětí. Indukovaný pól v rotoru se snaží sledovat otáčející se statorový pól. Faradayův zákon však říká, že elektromotorická síla vzniká, když se smyčka vodiče pohybuje z oblasti s nízkou intenzitou magnetického pole do oblasti s vysokou intenzitou magnetického pole a naopak. Pokud by rotor přesně sledoval pohybující se pól statoru, nedošlo by k žádné změně intenzity magnetického pole. Rotor tedy vždy zaostává za otáčením statorového pole, protože rotorové pole vždy o určitou hodnotu zaostává za polem statorovým. Toto zpoždění způsobuje, že se rotor otáčí rychlostí, která je o něco nižší než rychlost statorového pole. Rozdíl mezi nimi se nazývá skluz.

Velikost skluzu může být různá. Závisí především na zátěži, kterou motor pohání, ale ovlivňuje ji také odpor rotorového obvodu a síla pole, které indukuje statorový tok. Skluz u motoru konstrukce B se pohybuje od 0,5 % do 5 %.

Když motor stojí, jsou vinutí rotoru a statoru vlastně primárním a sekundárním vinutím transformátoru. Při počátečním přivedení střídavého proudu na stator se rotor nepohybuje. Napětí indukované v rotoru má tedy stejnou frekvenci jako napětí ve statoru. Jakmile se rotor začne otáčet, frekvence napětí v něm indukovaného, fr, klesá. Je-li f frekvence statorového napětí, pak skluz, s, spojuje obě napětí prostřednictvím fr = sf. Zde je s vyjádřeno desetinným číslem.

Protože indukční motor nemá kartáče, komutátor ani podobné pohyblivé části, je jeho výroba a údržba levnější než u jiných typů motorů.

Naproti tomu uvažujme synchronní motor. Zde se rotor otáčí stejnou rychlostí – tedy synchronizovaně – jako magnetické pole statoru. Stejně jako indukční motor obsahuje i synchronní střídavý motor stator a rotor. Vinutí statoru se rovněž připojuje ke střídavému proudu jako u indukčního motoru. Magnetické pole statoru se otáčí synchronně s frekvencí sítě.

Vinutí rotoru synchronního motoru může odebírat proud různými způsoby, ale obvykle ne indukčně (s výjimkou některých konstrukcí, pouze pro zajištění rozběhového momentu). Skutečnost, že se rotor otáčí synchronně s frekvencí střídavého vedení, činí synchronní motor užitečným pro řízení vysoce přesných hodin.

Musíme zdůraznit, že rotor synchronního střídavého motoru se otáčí synchronně s celým počtem cyklů střídavého proudu. To není totéž jako říci, že se otáčí rychlostí rovnou frekvenci sítě. Otáčky rotoru motoru, tj. synchronní rychlost N, jsou:

N = 120f/P = 60 f/P

Kde f je frekvence střídavého napájení v Hz, P je počet pólů (na fázi) a p je párový počet pólů na fázi.

Čím více pólů, tím pomaleji se synchronní motor otáčí. Při stejném výkonu je konstrukce pomalejšího motoru dražší. Při 60 Hz:

• Dvoupólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí rychlostí 3 600 ot/min.
• Čtyřpólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí rychlostí 1 800 ot/min.
• Šestipólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí rychlostí 1 200 ot/min.
• Osmipólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí rychlostí 900 ot/min.
• Desetipólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí rychlostí 720 ot/min.
• Dvanáctipólový/fázový synchronní střídavý motor se otáčí při 600 ot/min.

Synchronní střídavé motory s nízkým zlomkovým výkonem jsou užitečné tam, kde je požadováno přesné časování. Synchronní střídavé motory s vysokým výkonem jsou sice dražší než třífázové asynchronní motory, ale mají dvě další vlastnosti. I přes vyšší počáteční náklady se mohou z dlouhodobého hlediska vyplatit, protože jsou energeticky účinnější než jiné typy motorů. Za druhé, někdy mohou současně pracovat s předřazeným nebo jednotným účiníkem, takže jeden nebo více synchronních střídavých motorů může zajišťovat korekci účiníku a současně vykonávat užitečnou práci.

Existuje několik různých typů střídavých synchronních motorů. Obecně se dělí podle způsobu generování magnetického pole. Samostatně buzené motory mají magnetické póly napájené vnějším zdrojem. Naproti tomu u samobuzeného (někdy také nazývaného nebuzeného a přímo buzeného) stroje jsou magnetické póly napájeny samotným motorem. Mezi neexcitované typy patří reluktanční motory, hysterezní motory a motory s permanentními magnety. Kromě toho existují stejnosměrně buzené motory.

Synchronní motory bez buzení mají ocelové rotory. Při provozu je rotor zmagnetován potřebnými magnetickými póly obdobným způsobem jako u indukčního motoru. Rotor se však otáčí stejnou rychlostí a synchronně s točivým magnetickým polem statoru. Důvodem jsou drážky v rotoru. Motory se spouštějí jako indukční motory. Když se přiblíží k synchronním otáčkám, drážky umožňují synchronnímu magnetickému poli zablokovat rotor. Motor se pak otáčí synchronní rychlostí tak dlouho, dokud je požadovaný točivý moment malý.

U reluktančního motoru má rotor vyčnívající póly, které připomínají jednotlivé zuby. Pólů rotoru je méně než pólů statoru, což zabraňuje vyrovnání pólů statoru a rotoru, v takovém případě by nedošlo k otáčení. Reluktanční motory nejsou samočinné. Z tohoto důvodu se do rotoru často zabudovává speciální vinutí (tzv. vinutí veverkové klece), takže se reluktanční motor spouští jako indukční motor.

Hysterezní motor využívá široké hysterezní smyčky v rotoru z kobaltové oceli s vysokou koercivitou. V důsledku hystereze se fáze magnetizace v rotoru opožďuje za fází točivého magnetického pole statoru. Toto zpoždění vytváří točivý moment. Při synchronních otáčkách se pole rotoru a statoru uzamknou a vytvoří souvislou rotaci. Jednou z výhod hysterezního motoru je jeho samočinné spouštění.

Synchronní motor na střídavý proud s permanentními magnety má permanentní magnety zabudované v rotoru. Nejnovější výtahy jsou poháněny těmito motory a převodovka není nutná.

Přímo buzený synchronní motor se může nazývat různými názvy, včetně ECPM (elektronicky komutovaný motor s permanentními magnety), BLDC (bezkartáčový stejnosměrný motor) nebo jen bezkartáčový motor s permanentními magnety. Rotor obsahuje permanentní magnety. Magnety mohou být namontovány na povrchu rotoru nebo mohou být vloženy do sestavy rotoru (v takovém případě se motor nazývá vnitřní motor s permanentními magnety).

Počítač řídí postupné spínání napájení statorového vinutí ve správný čas pomocí polovodičových spínačů. Napájení se přivádí na cívky navinuté na zubech statoru, a pokud je význačný pól rotoru dokonale zarovnán se zubem statoru, nevzniká žádný točivý moment. Pokud je zub rotoru v určitém úhlu k zubu statoru, alespoň část magnetického toku prochází mezerou pod úhlem, který není kolmý k povrchům zubů. Výsledkem je kroutící moment na rotoru. Přepnutí napájení statorového vinutí ve správný okamžik tedy způsobí takový průběh toku, jehož výsledkem je pohyb buď ve směru, nebo proti směru hodinových ručiček.

Jedním z dalších typů synchronních motorů je motor se spínanou reluktancí (SR).
Jeho rotor se skládá z na sebe naskládaných ocelových lamel s řadou zubů. Zuby jsou magneticky propustné a oblasti kolem nich jsou slabě propustné díky drážkám, které jsou do nich vyříznuty.

Na rozdíl od indukčních motorů nejsou v rotoru žádné tyče, a tudíž jím neprotéká žádný proud vytvářející točivý moment. Absence jakéhokoli vodiče na rotoru SR znamená, že celkové ztráty na rotoru jsou podstatně nižší než u jiných motorů, které obsahují rotory s vodiči.

Moment vytvářený motorem SR se řídí nastavením velikosti proudu ve statorových elektromagnetech. Rychlost se pak řídí modulací točivého momentu (prostřednictvím proudu vinutím). Tato technika je analogická způsobu řízení otáček prostřednictvím proudu kotvy v tradičním kartáčovém stejnosměrném motoru.

Motor SR vytváří točivý moment úměrný velikosti proudu vloženého do jeho vinutí. Produkce točivého momentu není ovlivněna otáčkami motoru. To je rozdíl od střídavých indukčních motorů, kde při vysokých otáčkách v oblasti zeslabení pole rotorový proud s rostoucími otáčkami motoru stále více zaostává za rotujícím polem.

Nakonec existuje střídavý synchronní motor se stejnosměrným buzením. Ten vyžaduje k vytvoření magnetického pole usměrněné napájení. Tyto motory se obvykle vyrábějí ve velikostech větších než jedna koňská síla.

.