Quali sono le funzioni delle parti in un motore elettrico?

I motori elettrici si basano sull'induzione elettromagnetica, un fenomeno scoperto all'inizio del 1800 dal fisico Michael Faraday. Scoprì che spostare un magnete attraverso un toroide, attorno al quale aveva avvolto un filo conduttore, generava una corrente elettrica nel filo. I motori elettrici usano questa idea al contrario. Quando una corrente passa attraverso una bobina, la bobina si magnetizza e se è attaccata a un albero e sospesa nel campo generato da un magnete permanente, le forze magnetiche opposte creano una forza sufficiente per far ruotare l'albero. Il collegamento dell'albero a un meccanismo a ingranaggi lo rende in grado di svolgere il lavoro e l'aggiunta di cuscinetti riduce l'attrito e aumenta l'efficienza del motore.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Le parti principali di un motore elettrico includono lo statore e il rotore, una serie di ingranaggi o cinghie e cuscinetti per ridurre l'attrito. I motori CC hanno anche bisogno di un commutatore per invertire la direzione della corrente e mantenere il motore in rotazione.

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Piuttosto che utilizzare un magnete permanente, i moderni motori elettrici commerciali di solito si affidano completamente agli elettromagneti. Una serie di piccole bobine disposte in una disposizione circolare forma lo statore e queste bobine generano un campo magnetico permanente. Una bobina separata avvolta attorno a un'armatura e fissata a un albero forma il rotore, che ruota all'interno del campo. Poiché non è possibile collegare i fili a una bobina rotante, il rotore di solito incorpora spazzole metalliche che rimangono in contatto con una superficie conduttiva sullo statore. Questa superficie, insieme agli avvolgimenti dello statore, è collegata ai terminali di potenza situati sull'alloggiamento del motore.

Quando si accende l'alimentazione, l'elettricità scorre nelle bobine di campo per creare un campo magnetico permanente. Inoltre scorre attraverso le spazzole ed eccita la bobina dell'armatura. I motori a corrente continua, come quelli che funzionano a batteria, includono anche un commutatore, che è un interruttore collegato all'albero del rotore che inverte il campo elettrico ad ogni mezzo giro del rotore. Questa inversione di campo è necessaria per mantenere il rotore in rotazione in una direzione.

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Di per sé, un albero motore rotante non è molto utile, a meno che non si voglia usarlo per trapanare o per far girare una pala di un ventilatore. La maggior parte dei motori incorpora un sistema di ingranaggi e/o cinghie di trasmissione per convertire l'energia dell'albero rotante in movimento utile. La configurazione delle cinghie o degli ingranaggi può aumentare la velocità di rotazione su un albero adiacente, con conseguente riduzione della potenza, oppure può aumentare la potenza riducendo la velocità di rotazione. Gli ingranaggi a vite senza fine possono cambiare il senso di rotazione di 90 gradi. Ingranaggi e cinghie consentono a un singolo motore di svolgere una varietà di funzioni contemporaneamente.

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Più grande è il motore, maggiore è l'attrito generato tra le parti in movimento. Questa forza di attrito si oppone al movimento del rotore, riducendo l'efficienza del motore e infine consumando le parti. La maggior parte dei motori ha cuscinetti tra lo statore e il rotore per mantenere il rotore centrato e ridurre al minimo il traferro. I motori più piccoli hanno cuscinetti a sfera mentre i motori più grandi utilizzano cuscinetti a rulli. I cuscinetti necessitano di lubrificazione periodica, che insieme alla manutenzione e alla pulizia degli avvolgimenti dello statore e delle spazzole del rotore, è un'importante procedura di manutenzione.