מנועים חשמליים מסתמכים על אינדוקציה אלקטרומגנטית, תופעה שהתגלתה בתחילת המאה ה -19 על ידי הפיזיקאי מייקל פאראדיי. הוא מצא שהעברת מגנט דרך טורואיד, שסביבו עטף חוט מוליך, מייצרת זרם חשמלי בחוט. מנועים חשמליים משתמשים ברעיון זה לאחור. כאשר זרם עובר דרך סליל, הסליל מתמגנט, ואם הוא מחובר לפיר ותלוי בשדה שנוצר על ידי מגנט קבוע, הכוחות המגנטיים המנוגדים יוצרים מספיק כוח כדי להפוך את הפיר. חיבור הפיר למנגנון הילוכים הופך אותו למסוגל לבצע עבודה, והוספת מיסבים מפחיתה את החיכוך ומגבירה את יעילות המנוע.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
החלקים העיקריים של מנוע חשמלי כוללים את הסטטור והרוטור, סדרת הילוכים או חגורות, ומסבים להפחתת החיכוך. מנועי DC זקוקים גם לקומוטטור כדי להפוך את כיוון הזרם ולשמור על סיבוב המנוע.
•••lvdesign77 / iStock / Getty Images
הסטאטור, הרוטור, המברשות והקומוטטור
במקום להשתמש במגנט קבוע, מנועים חשמליים מסחריים מודרניים בדרך כלל מסתמכים לחלוטין על אלקטרומגנטים. סדרת סלילים קטנים המסודרים בסידור מעגלי יוצרת את הסטטור, וסלילים אלה מייצרים שדה מגנטי עומד. סליל נפרד הפצוע סביב אבזור ומחובר לפיר יוצר את הרוטור שמסתובב בתוך השדה. מכיוון שלא ניתן לחבר חוטים לסליל מסתובב, הרוטור כולל בדרך כלל מברשות מתכתיות שנותרות במגע עם משטח מוליך על הסטטור. משטח זה, יחד עם פיתולי הסטטור, מחוברים למסופי חשמל הממוקמים על בית המנוע.
כשאתה מפעיל את החשמל, חשמל זורם לסלילי השדה כדי ליצור שדה מגנטי עומד. זה גם זורם דרך המברשות וממריץ את סליל האבזור. מנועי DC, כאלו הפועלים על סוללה, כוללים גם קומוטטור, שהוא מתג המחובר לפיר הרוטור ההופך את השדה החשמלי בכל חצי סיבוב של הרוטור. היפוך שדה זה הכרחי בכדי לשמור על סיבוב הרוטור בכיוון אחד.
•••nabihariahi / iStock / Getty Images
הילוכים וחגורות
כשלעצמו, פיר מנוע מסתובב אינו שימושי במיוחד, אלא אם כן אתה רוצה להשתמש בו לקידוח או לסיבוב להב מאוורר. מרבית המנועים משלבים מערכת הילוכים ו / או רצועות הנעה כדי להמיר את האנרגיה של הציר המסתובב לתנועה שימושית. תצורת החגורות או ההילוכים יכולה להגדיל את מהירות הסיבוב על ציר סמוך, מה שמביא להפחתת כוח, או שהיא יכולה להגדיל את הכוח תוך הפחתת מהירות הסיבוב. הילוכים עם תולעת יכולים לשנות את כיוון הסיבוב ב 90 מעלות. הילוכים וחגורות מאפשרים למנוע יחיד לבצע מגוון פונקציות במקביל.
•••scanrail / iStock / Getty Images
מיסבים להפחתת חיכוך
ככל שהמנוע גדול יותר, כך נוצר יותר חיכוך בין החלקים הנעים. כוח חיכוך זה מתנגד לתנועת הרוטור, מפחית את יעילות המנוע ובסופו של דבר נשחק החלקים. לרוב המנועים יש מיסבים בין הסטטור לרוטור כדי לשמור על הרוטור במרכז ולמזער את פער האוויר. מנועים קטנים יותר כוללים מיסבים, ואילו מנועים גדולים מעסיקים מיסבים. מיסבים זקוקים לשימון תקופתי, אשר יחד עם שירות וניקוי של סלילי הסטטור ומברשות הרוטור, הוא הליך תחזוקה חשוב.