Elektriska motorer är beroende av elektromagnetisk induktion, ett fenomen som upptäcktes i början av 1800-talet av fysikern Michael Faraday. Han upptäckte att förflyttning av en magnet genom en toroid, runt vilken han hade lindat en ledande tråd, genererade en elektrisk ström i tråden. Elmotorer använder denna idé i omvänd ordning. När en ström passerar genom en spole magnetiseras spolen och om den är fäst vid en axel och upphängd i fältet som genereras av en permanentmagnet skapar de motsatta magnetkrafterna tillräckligt med kraft för att vrida axeln. Att ansluta axeln till en växelmekanism gör att den kan utföra arbete och att lägga till lager minskar friktionen och ökar motorns effektivitet.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Huvuddelarna i en elmotor inkluderar statorn och rotorn, en serie kugghjul eller remmar och lager för att minska friktionen. Likströmsmotorer behöver också en kommutator för att vända strömriktningen och hålla motorn snurrande.
•••lvdesign77 / iStock / Getty Images
Stator, rotor, borstar och kommutator
I stället för att använda en permanentmagnet, förlitar sig moderna kommersiella elmotorer vanligtvis helt på elektromagneter. En serie små spolar anordnade i ett cirkulärt arrangemang bildar statorn, och dessa spolar genererar ett stående magnetfält. En separat spole lindad runt ett ankar och fäst vid en axel bildar rotorn, som snurrar inuti fältet. Eftersom du inte kan fästa ledningar till en snurrande spole innehåller rotorn vanligtvis metallborstar som förblir i kontakt med en ledande yta på statorn. Denna yta, tillsammans med statorlindningarna, är anslutna till kraftuttag på motorhuset.
När du slår på strömmen flyter el in i fältspolarna för att skapa ett stående magnetfält. Det flyter också genom borstarna och aktiverar ankarspolen. Likströmsmotorer, som de som körs på ett batteri, inkluderar också en kommutator, som är en omkopplare kopplad till rotoraxeln som reverserar det elektriska fältet med varje rotationshalva. Denna fältåterföring är nödvändig för att rotorn ska snurra i en riktning.
•••nabihariahi / iStock / Getty Images
Kugghjul och bälten
I sig är en snurrande motoraxel inte särskilt användbar, såvida du inte vill använda den för borrning eller för att snurra ett fläktblad. De flesta motorer har ett system av kugghjul och / eller drivremmar för att omvandla den roterande axelns energi till användbar rörelse. Remmarnas eller kugghjulens konfiguration kan öka rotationshastigheten på en intilliggande axel, vilket resulterar i en minskning av effekten, eller så kan den öka effekten samtidigt som rotationshastigheten minskar. Snäckväxlar kan ändra rotationsriktningen med 90 grader. Kugghjul och remmar gör det möjligt för en enda motor att utföra en mängd olika funktioner samtidigt.
•••scanrail / iStock / Getty Images
Kullager för att minska friktionen
Ju större motor, desto mer friktion skapas mellan de rörliga delarna. Denna friktionskraft motverkar rotorns rörelse, vilket minskar motorns effektivitet och slutligen sliter på delarna. De flesta motorer har lager mellan statorn och rotorn för att hålla rotorn centrerad och minimera luftspalten. Mindre motorer har kullager medan stora motorer använder rullager. Lager behöver regelbunden smörjning, vilket tillsammans med service och rengöring av statorlindningar och rotorborstar är ett viktigt underhållsprocedur.