Een gelijkstroom- of gelijkstroommotor zet elektrische energie om in mechanische energie. Het is een van de twee basistypen motoren: het andere type is de wisselstroom- of AC-motor. Onder DC-motoren zijn er shuntgewonden, seriegewonden, samengestelde gewikkelde en permanentmagneetmotoren.
Functie
Een gelijkstroommotor bestaat uit een stator, een anker, een rotor en een commutator met borstels. Tegengestelde polariteit tussen de twee magnetische velden in de motor zorgt ervoor dat deze draait. Gelijkstroommotoren zijn het eenvoudigste type motor en worden gebruikt in huishoudelijke apparaten, zoals elektrische scheerapparaten, en in elektrische ramen in auto's.
Basiswerking gelijkstroommotor Motor
Een gelijkstroommotor is uitgerust met magneten, ofwel permanente magneten ofwel elektromagnetische wikkelingen, die een magnetisch veld opwekken. Wanneer stroom door het anker gaat, ook bekend als de spoel of draad, geplaatst tussen het noorden en het zuiden polen van de magneet, het veld dat door het anker wordt gegenereerd, interageert met het veld van de magneet en is van toepassing koppel. In een gelijkstroommotor vormt de magneet de stator, wordt het anker op de rotor geplaatst en schakelt een commutator de stroom van de ene spoel naar de andere. De commutator verbindt de stationaire stroombron met het anker door middel van borstels of geleidende staven. Verder werken gelijkstroommotoren met een vast toerental voor een vaste spanning en is er geen slip.
DC-motortypes
De veldspoelen en het anker in een shunt-gewonden motor zijn parallel geschakeld, ook wel shunt-formatie genoemd, waardoor de veldstroom evenredig is met de belasting op de motor.
In seriegewonden motoren zijn de veldspoelen en het anker in serie geschakeld en stroomt de stroom alleen door de veldspoelen.
Een samengestelde gewikkelde motor is een hybride van zowel de shuntgewonden als de seriegewonden en heeft beide configuraties. Het veld in een permanentmagneetmotor wordt gecreëerd door permanente magneten, zoals de naam al toelaat.
Het commutatorprobleem
De functie van de commutator is om stroom over te dragen van een stationair punt naar de roterende as. Borstels, elektrische contacten op de commutator, verbinden de stroombron met het anker. Op bepaalde momenten tijdens de rotatie van een gelijkstroommotor moet de commutator de stroom omkeren. Dit kan leiden tot een kortere levensduur van de motor vanwege de slijtage die optreedt door wrijving en vonken.
Borstelloze gelijkstroommotoren
Borstelloze DC-motoren verminderen de slijtage van de commutator in conventionele DC-motoren. Bij deze typen bevindt de permanente magneet zich in de rotor en bevinden de spoelen zich in de stator. De spoelwindingen creëren een roterend magnetisch veld omdat ze elektrisch van elkaar gescheiden zijn, waardoor ze aan en uit kunnen worden gezet. De commutator in deze motor voert de stroom niet naar de rotor. In plaats daarvan achtervolgt het permanente magneetveld van de rotor het roterende statorveld, waardoor het rotorveld ontstaat. Een ander belangrijk onderdeel van de borstelloze gelijkstroommotor is het gebruik van elektronische schakelingen en sensoren met de commutator om de motor te activeren om koppel te produceren.