Los motores eléctricos se basan en la inducción electromagnética, un fenómeno descubierto a principios del siglo XIX por el físico Michael Faraday. Descubrió que mover un imán a través de un toroide, alrededor del cual había enrollado un cable conductor, generaba una corriente eléctrica en el cable. Los motores eléctricos usan esta idea a la inversa. Cuando una corriente pasa a través de una bobina, la bobina se magnetiza y si está unida a un eje y suspendida en el campo generado por un imán permanente, las fuerzas magnéticas opuestas crean suficiente fuerza para hacer girar el eje. Conectar el eje a un mecanismo de engranajes lo hace capaz de trabajar, y agregar rodamientos reduce la fricción y aumenta la eficiencia del motor.
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Las partes principales de un motor eléctrico incluyen el estator y el rotor, una serie de engranajes o correas y cojinetes para reducir la fricción. Los motores de CC también necesitan un conmutador para invertir la dirección de la corriente y mantener el motor girando.
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El estator, rotor, escobillas y conmutador
En lugar de utilizar un imán permanente, los motores eléctricos comerciales modernos suelen depender completamente de electroimanes. Una serie de pequeñas bobinas dispuestas en una disposición circular forma el estator, y estas bobinas generan un campo magnético permanente. Una bobina separada enrollada alrededor de una armadura y unida a un eje forma el rotor, que gira dentro del campo. Debido a que no puede conectar cables a una bobina giratoria, el rotor generalmente incorpora cepillos metálicos que permanecen en contacto con una superficie conductora en el estator. Esta superficie, junto con los devanados del estator, están conectados a los terminales de alimentación ubicados en la carcasa del motor.
Cuando enciende la energía, la electricidad fluye hacia las bobinas de campo para crear un campo magnético permanente. También fluye a través de las escobillas y energiza la bobina del inducido. Los motores de CC, como los que funcionan con batería, también incluyen un conmutador, que es un interruptor conectado al eje del rotor que invierte el campo eléctrico con cada medio giro del rotor. Esta inversión de campo es necesaria para mantener el rotor girando en una dirección.
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Engranajes y cinturones
Por sí solo, un eje de motor giratorio no es muy útil, a menos que desee usarlo para perforar o para hacer girar una paleta de ventilador. La mayoría de los motores incorporan un sistema de engranajes y / o correas de transmisión para convertir la energía del eje giratorio en un movimiento útil. La configuración de las correas o engranajes puede aumentar la velocidad de rotación en un eje adyacente, lo que resulta en una reducción de la potencia, o puede aumentar la potencia mientras se reduce la velocidad de rotación. Los engranajes de tornillo sin fin pueden cambiar la dirección de rotación en 90 grados. Los engranajes y las correas hacen posible que un solo motor realice una variedad de funciones simultáneamente.
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Cojinetes para reducir la fricción
Cuanto más grande es el motor, más fricción se genera entre las partes móviles. Esta fuerza de fricción se opone al movimiento del rotor, lo que reduce la eficiencia del motor y, en última instancia, desgasta las piezas. La mayoría de los motores tienen cojinetes entre el estator y el rotor para mantener el rotor centrado y minimizar el espacio de aire. Los motores más pequeños tienen rodamientos de bolas, mientras que los motores grandes emplean rodamientos de rodillos. Los cojinetes necesitan lubricación periódica, que junto con el servicio y la limpieza de los devanados del estator y las escobillas del rotor, es un procedimiento de mantenimiento importante.