轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同的交流電機(jī)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=60f/p。轉(zhuǎn)速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時，轉(zhuǎn)速不變，且與負(fù)載無關(guān)。具有運(yùn)行穩(wěn)定性高和過載能力大等特點(diǎn)。常用于多機(jī)同步傳動系統(tǒng)、精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)和大型設(shè)備(如軋鋼機(jī))等。

同步電動機(jī)是屬于交流電機(jī)，定子繞組與異步電動機(jī)相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的，所以稱為同步電動機(jī)。正由于這樣，同步電動機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動機(jī)是一個容性負(fù)載。為此，在很多時候，同步電動機(jī)是用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的。 [1] 

由于同步電機(jī)可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流使它在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，因此，大型設(shè)備，如大型鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等，常用同步電動機(jī)驅(qū)動。低速的大型設(shè)備采用同步電動機(jī)時，這一優(yōu)點(diǎn)尤為突出。此外，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速完全決定于電源頻率。頻率一定時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也就一定，它不隨負(fù)載而變。這一特點(diǎn)在某些傳動系統(tǒng)，特別是多機(jī)同步傳動系統(tǒng)和精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)中具有重要意義。同步電動機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性也比較高。同步電動機(jī)一般是在過勵狀態(tài)下運(yùn)行，其過載能力比相應(yīng)的異步電動機(jī)大。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，而同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩決定于電壓和電機(jī)勵磁電流所產(chǎn)生的內(nèi)電動勢的乘積，即僅與電壓的一次方成比例。當(dāng)電網(wǎng)電壓突然下降到額定值的80%左右時，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩往往下降為64%左右，并因帶不動負(fù)載而停止運(yùn)轉(zhuǎn)；而同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩卻下降不多，還可以通過強(qiáng)行勵磁來保證電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。 [2] 

同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)基本相同，轉(zhuǎn)子也分凸極和隱極。但大多數(shù)同步電動機(jī)為凸極式。安裝形式也分臥式和立式。為了解決同步電動機(jī)的啟動問題，在其轉(zhuǎn)子上一般裝有起動繞組。它還可以在運(yùn)行中抑制振蕩,故又稱阻尼繞組。除了上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)外，還有一種無滑動接觸的爪極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 以6極電機(jī)為例，在轉(zhuǎn)軸上相向地裝上兩組爪形磁極。一組在爪盤上沿軸向向右伸出3個極身；另一組反向安裝在右邊,使爪盤上沿軸向向左伸出3個極身。 兩組磁極的極性相反。磁極的外圓周表面裝配后，不再象一般凸極電機(jī)那樣呈圓瓦面，而是楔形瓦面，即一端的極弧較另一端長，整個轉(zhuǎn)子形狀如圖。勵磁繞組裝在兩側(cè)磁軛外緣。它產(chǎn)生的磁通經(jīng)過N、S極間的側(cè)向主氣隙gm、轉(zhuǎn)子和定子間的軸向氣隙g1和g2，再經(jīng)端蓋和機(jī)座而閉合，如圖中虛線所示。為防止磁通經(jīng)轉(zhuǎn)軸短路，轉(zhuǎn)軸應(yīng)采用非磁性鋼；或把轉(zhuǎn)軸分成3段，中間一段為非磁性鋼。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)部分沒有繞組，也無集電環(huán)和電刷之間的滑動接觸，故運(yùn)行可靠，絕緣結(jié)構(gòu)簡單，維修也方便。但它的主磁路長且有較多氣隙，使勵磁所需功率增大；電機(jī)外殼有強(qiáng)磁性，這會引起軸承發(fā)熱；而轉(zhuǎn)軸也必須采用隔磁措施。因此這種電機(jī)并未獲得普遍推廣，只在某些特殊場合下使用，一般容量不超過幾百千瓦。

同步電動機(jī)僅在同步轉(zhuǎn)速下才能產(chǎn)生平均的轉(zhuǎn)矩。如在起動時立即將定子接入電網(wǎng)而轉(zhuǎn)子加直流勵磁，則定子旋轉(zhuǎn)磁場立即以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子磁場因轉(zhuǎn)子有慣性而暫時靜止不動，此時所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩將正負(fù)交變而其平均值為零，故電動機(jī)無法自行起動。要起動同步電動機(jī)須借助其他方法，主要有以下兩種方法。

①異步起動法：在電動機(jī)主磁極極靴上裝設(shè)籠型起動繞組。起動時，先使勵磁繞組通過電阻短接，而后將定子繞組接入電網(wǎng)。依靠起動繞組的異步電磁轉(zhuǎn)矩使電動機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速，再將勵磁電流通入勵磁繞組，建立主極磁場，即可依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩，將電動機(jī)轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。

②輔助電動機(jī)起動法：通常選用與同步電動機(jī)同極數(shù)的感應(yīng)電動機(jī)（容量約為主機(jī)的10～15%）作為輔助電動機(jī)，拖動主機(jī)到接近同步轉(zhuǎn)速，再將電源切換到主機(jī)定子，勵磁電流通入勵磁繞組，將主機(jī)牽入同步轉(zhuǎn)速。

同步電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：

轉(zhuǎn)子用直流電進(jìn)行勵磁

它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場線圈是由一只小型直流發(fā)電機(jī)或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機(jī)中，直流發(fā)電機(jī)是裝在電動機(jī)軸上的，用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。

由于這種同步電動機(jī)不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機(jī)啟動之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機(jī)相似。

當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時，電動機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。電動機(jī)旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動機(jī)轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。

轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機(jī)

轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機(jī)能夠運(yùn)用于單相電源上，也能運(yùn)用于多相電源上。這種電動機(jī)中，有一種的定子繞組與分相電動機(jī)或多相電動機(jī)的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的，而當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達(dá)到同步。顯極的極性是由定子感應(yīng)出來的，因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步。 [3]