Les moteurs électriques reposent sur l'induction électromagnétique, un phénomène découvert au début des années 1800 par le physicien Michael Faraday. Il a découvert que déplacer un aimant à travers un tore, autour duquel il avait enroulé un fil conducteur, générait un courant électrique dans le fil. Les moteurs électriques utilisent cette idée à l'envers. Lorsqu'un courant traverse une bobine, la bobine devient magnétisée, et si elle est attachée à un arbre et suspendue dans le champ généré par un aimant permanent, les forces magnétiques opposées créent suffisamment de force pour faire tourner l'arbre. La connexion de l'arbre à un mécanisme d'engrenage le rend capable de travailler, et l'ajout de roulements réduit la friction et augmente l'efficacité du moteur.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les principales parties d'un moteur électrique comprennent le stator et le rotor, une série d'engrenages ou de courroies et des roulements pour réduire la friction. Les moteurs à courant continu ont également besoin d'un commutateur pour inverser le sens du courant et faire tourner le moteur.
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Le stator, le rotor, les balais et le collecteur
Plutôt que d'utiliser un aimant permanent, les moteurs électriques commerciaux modernes reposent généralement entièrement sur des électro-aimants. Une série de petites bobines disposées dans un arrangement circulaire forme le stator, et ces bobines génèrent un champ magnétique permanent. Une bobine séparée enroulée autour d'une armature et fixée à un arbre forme le rotor, qui tourne à l'intérieur du champ. Parce que vous ne pouvez pas attacher de fils à une bobine en rotation, le rotor incorpore généralement des brosses métalliques qui restent en contact avec une surface conductrice sur le stator. Cette surface, ainsi que les enroulements du stator, sont connectés aux bornes d'alimentation situées sur le carter du moteur.
Lorsque vous mettez sous tension, l'électricité circule dans les bobines de champ pour créer un champ magnétique permanent. Il s'écoule également à travers les balais et alimente la bobine d'induit. Les moteurs à courant continu, tels que ceux qui fonctionnent sur batterie, comprennent également un commutateur, qui est un interrupteur fixé à l'arbre du rotor qui inverse le champ électrique à chaque demi-tour du rotor. Cette inversion de champ est nécessaire pour maintenir le rotor en rotation dans un sens.
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Engrenages et courroies
En soi, un arbre de moteur tournant n'est pas très utile, à moins que vous ne vouliez l'utiliser pour percer ou pour faire tourner une pale de ventilateur. La plupart des moteurs intègrent un système d'engrenages et/ou de courroies d'entraînement pour convertir l'énergie de l'arbre de filage en mouvement utile. La configuration des courroies ou des engrenages peut augmenter la vitesse de rotation sur un arbre adjacent, ce qui entraîne une réduction de puissance, ou elle peut augmenter la puissance tout en réduisant la vitesse de rotation. Les engrenages à vis sans fin peuvent changer le sens de rotation de 90 degrés. Les engrenages et les courroies permettent à un seul moteur d'effectuer une variété de fonctions simultanément.
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Roulements pour réduire le frottement
Plus le moteur est gros, plus la friction est générée entre les pièces mobiles. Cette force de frottement s'oppose au mouvement du rotor, réduisant l'efficacité du moteur et finissant par user les pièces. La plupart des moteurs ont des roulements entre le stator et le rotor pour maintenir le rotor centré et minimiser l'entrefer. Les petits moteurs ont des roulements à billes tandis que les gros moteurs utilisent des roulements à rouleaux. Les roulements ont besoin d'une lubrification périodique, qui, avec l'entretien et le nettoyage des enroulements du stator et des balais du rotor, est une procédure de maintenance importante.