Οι ηλεκτρικοί κινητήρες βασίζονται στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε στις αρχές του 1800 από τον φυσικό Michael Faraday. Βρήκε ότι η μετακίνηση ενός μαγνήτη μέσω ενός δακτυλίου, γύρω από τον οποίο είχε τυλίξει ένα αγώγιμο καλώδιο, παρήγαγε ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο καλώδιο. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες χρησιμοποιούν αυτήν την ιδέα αντίστροφα. Όταν ένα ρεύμα διέρχεται από ένα πηνίο, το πηνίο μαγνητίζεται και αν είναι συνδεδεμένο σε έναν άξονα και αιωρείται στο πεδίο που παράγεται από έναν μόνιμο μαγνήτη, οι αντίθετες μαγνητικές δυνάμεις δημιουργούν αρκετή δύναμη για να γυρίσουν τον άξονα. Η σύνδεση του άξονα με μηχανισμό μετάδοσης το καθιστά ικανό να κάνει δουλειά και η προσθήκη ρουλεμάν μειώνει την τριβή και αυξάνει την απόδοση του κινητήρα.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα κύρια μέρη ενός ηλεκτρικού κινητήρα περιλαμβάνουν το στάτορα και το ρότορα, μια σειρά από γρανάζια ή ιμάντες και ρουλεμάν για τη μείωση της τριβής. Οι κινητήρες DC χρειάζονται επίσης έναν μετατροπέα για να αντιστρέψουν την κατεύθυνση του ρεύματος και να διατηρήσουν τον κινητήρα περιστρεφόμενο.
•••lvdesign77 / iStock / Getty Images
The Stator, Rotor, Brushes and Commutator
Αντί να χρησιμοποιούν μόνιμο μαγνήτη, οι σύγχρονοι εμπορικοί ηλεκτρικοί κινητήρες συνήθως βασίζονται πλήρως στους ηλεκτρομαγνήτες. Μια σειρά μικρών πηνίων διατεταγμένων σε κυκλική διάταξη σχηματίζει τον στάτορα, και αυτά τα πηνία δημιουργούν ένα όρθιο μαγνητικό πεδίο. Ένα ξεχωριστό πηνίο που τυλίγεται γύρω από ένα οπλισμό και προσαρτημένο σε έναν άξονα σχηματίζει τον ρότορα, ο οποίος περιστρέφεται μέσα στο πεδίο. Επειδή δεν μπορείτε να συνδέσετε καλώδια σε περιστρεφόμενο πηνίο, ο ρότορας συνήθως περιλαμβάνει μεταλλικές βούρτσες που παραμένουν σε επαφή με μια αγώγιμη επιφάνεια στον στάτορα. Αυτή η επιφάνεια, μαζί με τις περιελίξεις του στάτη, συνδέονται με τερματικά τροφοδοσίας που βρίσκονται στο περίβλημα του κινητήρα.
Όταν ενεργοποιείτε την ισχύ, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει στα πηνία πεδίου για να δημιουργήσει ένα όρθιο μαγνητικό πεδίο. Ρέει επίσης μέσω των πινέλων και ενεργοποιεί το πηνίο οπλισμού. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος, όπως αυτοί που λειτουργούν με μπαταρία, περιλαμβάνουν επίσης έναν μεταγωγέα, ο οποίος είναι ένας διακόπτης συνδεδεμένος στον άξονα του ρότορα που αντιστρέφει το ηλεκτρικό πεδίο με κάθε μισή περιστροφή του ρότορα. Αυτή η αντιστροφή πεδίου είναι απαραίτητη για να διατηρηθεί η περιστροφή του ρότορα σε μία κατεύθυνση.
•••nabihariahi / iStock / Getty Images
Γρανάζια και ζώνες
Από μόνη της, ένας περιστρεφόμενος άξονας κινητήρα δεν είναι πολύ χρήσιμος, εκτός εάν θέλετε να τον χρησιμοποιήσετε για διάτρηση ή για περιστροφή μιας λεπίδας ανεμιστήρα. Οι περισσότεροι κινητήρες ενσωματώνουν ένα σύστημα γραναζιών και / ή ιμάντων κίνησης για τη μετατροπή της ενέργειας του περιστρεφόμενου άξονα σε χρήσιμη κίνηση. Η διαμόρφωση των ιμάντων ή των γραναζιών μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα περιστροφής σε έναν παρακείμενο άξονα, με αποτέλεσμα τη μείωση της ισχύος ή μπορεί να αυξήσει την ισχύ ενώ μειώνει την ταχύτητα περιστροφής. Τα γρανάζια μετάδοσης σκουληκιών μπορούν να αλλάξουν την κατεύθυνση περιστροφής κατά 90 μοίρες. Τα γρανάζια και οι ιμάντες επιτρέπουν σε έναν κινητήρα να εκτελεί ταυτόχρονα μια ποικιλία λειτουργιών.
•••scanrail / iStock / Getty Images
Ρουλεμάν για τη μείωση της τριβής
Όσο μεγαλύτερος είναι ο κινητήρας, τόσο μεγαλύτερη τριβή δημιουργείται μεταξύ των κινούμενων μερών. Αυτή η δύναμη τριβής αντιτίθεται στην κίνηση του ρότορα, μειώνοντας την απόδοση του κινητήρα και τελικά φθείροντας τα μέρη. Οι περισσότεροι κινητήρες έχουν ρουλεμάν μεταξύ του στάτορα και του ρότορα για να κρατήσουν τον ρότορα στο κέντρο και να ελαχιστοποιήσουν το κενό αέρα. Οι μικρότεροι κινητήρες έχουν ρουλεμάν ενώ οι μεγάλοι κινητήρες χρησιμοποιούν ρουλεμάν. Τα ρουλεμάν χρειάζονται περιοδική λίπανση, η οποία μαζί με τη συντήρηση και τον καθαρισμό των περιελίξεων του στάτη και των πινέλων ρότορα, είναι μια σημαντική διαδικασία συντήρησης.
