Elektromotoren zijn afhankelijk van elektromagnetische inductie, een fenomeen dat in het begin van de 19e eeuw werd ontdekt door natuurkundige Michael Faraday. Hij ontdekte dat het bewegen van een magneet door een torus, waar hij een geleidende draad omheen had gewikkeld, een elektrische stroom in de draad opwekte. Elektromotoren gebruiken dit idee omgekeerd. Wanneer een stroom door een spoel gaat, wordt de spoel gemagnetiseerd en als deze aan een as is bevestigd en opgehangen in het veld dat wordt gegenereerd door een permanente magneet, creëren de tegengestelde magnetische krachten voldoende kracht om de as te draaien. Door de as met een tandwielmechanisme te verbinden, kan hij werk doen, en het toevoegen van lagers vermindert wrijving en verhoogt de efficiëntie van de motor.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De belangrijkste onderdelen van een elektromotor zijn de stator en rotor, een reeks tandwielen of riemen en lagers om wrijving te verminderen. Gelijkstroommotoren hebben ook een commutator nodig om de stroomrichting om te keren en de motor draaiende te houden.
•••lvdesign77/iStock/Getty Images
De stator, rotor, borstels en commutator
In plaats van een permanente magneet te gebruiken, vertrouwen moderne commerciële elektromotoren meestal volledig op elektromagneten. Een reeks kleine spoelen die in een cirkelvormige opstelling zijn gerangschikt, vormen de stator en deze spoelen wekken een staand magnetisch veld op. Een afzonderlijke spoel die om een anker is gewikkeld en aan een as is bevestigd, vormt de rotor, die in het veld ronddraait. Omdat je geen draden aan een draaiende spoel kunt bevestigen, bevat de rotor meestal metalen borstels die in contact blijven met een geleidend oppervlak op de stator. Dit oppervlak is, samen met de statorwikkelingen, verbonden met voedingsklemmen die zich op het motorhuis bevinden.
Wanneer u de stroom inschakelt, stroomt er elektriciteit in de veldspoelen om een staand magnetisch veld te creëren. Het stroomt ook door de borstels en bekrachtigt de ankerspoel. Gelijkstroommotoren, zoals die op een batterij werken, bevatten ook een commutator, een schakelaar die aan de rotoras is bevestigd en die het elektrische veld bij elke halve draai van de rotor omkeert. Deze veldomkering is nodig om de rotor in één richting te laten draaien.
•••nabihariahi/iStock/Getty Images
Tandwielen en riemen
Op zichzelf is een draaiende motoras niet erg handig, tenzij je hem wilt gebruiken om te boren of om een ventilatorblad te laten draaien. De meeste motoren bevatten een systeem van tandwielen en/of aandrijfriemen om de energie van de draaiende as om te zetten in nuttige beweging. De configuratie van de riemen of tandwielen kan de rotatiesnelheid op een aangrenzende as verhogen, wat resulteert in een vermindering van het vermogen, of het kan het vermogen verhogen terwijl de rotatiesnelheid wordt verlaagd. Wormaangedreven tandwielen kunnen de draairichting 90 graden veranderen. Tandwielen en riemen maken het mogelijk dat een enkele motor verschillende functies tegelijk kan uitvoeren.
•••scanrail/iStock/Getty Images
Lagers om wrijving te verminderen
Hoe groter de motor, hoe meer wrijving er ontstaat tussen de bewegende delen. Deze wrijvingskracht werkt de beweging van de rotor tegen, waardoor de efficiëntie van de motor afneemt en uiteindelijk de onderdelen slijten. De meeste motoren hebben lagers tussen de stator en de rotor om de rotor gecentreerd te houden en de luchtspleet te minimaliseren. Kleinere motoren hebben kogellagers, terwijl grote motoren rollagers gebruiken. Lagers hebben periodieke smering nodig, wat samen met onderhoud en reiniging van de statorwikkelingen en rotorborstels een belangrijke onderhoudsprocedure is.
