Elektriska motorer är beroende av elektromagnetisk induktion, ett fenomen som upptäcktes i början av 1800-talet av fysiker Michael Faraday. Han fann att flytta en magnet genom en toroid, runt vilken han hade viklat en ledande tråd, genererade en elektrisk ström i ledningen. Elektriska motorer 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 alstras av en permanentmagnet skapar de motstående magnetiska krafterna tillräcklig kraft för att vrida axeln. Att ansluta axeln till en växelmekanism gör det möjligt att arbeta, och att lägga på lager reducerar friktion och ökar motorens effektivitet.

TL; DR (för länge, läste inte)

Huvuddelarna i en elektrisk motor inkluderar stator och rotor, en serie kugghjul eller bälten och lager för att minska friktionen. DC-motorer behöver också en kommutator för att vända omriktningen och hålla motorns spinn.

Stator, rotor, borstar och kommutator

I stället för att använda en permanentmagnet, lita moderna kommersiella elmotorer vanligtvis helt på elektromagneter. En serie små spolar arrangerade i ett cirkulärt arrangemang bildar statorn, och dessa spiraler alstrar ett stående magnetfält. En separat spole sår runt en armatur och fäst vid en axel bildar rotorn, som roterar inuti fältet. Eftersom du inte kan fästa ledningar till en spinnspole, innehåller rotorn vanligtvis metallborstar som förblir i kontakt med en ledande yta på statorn. Denna yta, tillsammans med statorlindningarna, är ansluten till kraftuttag på motorhuset.

När du slår på strömmen, strömmar el in i fältspolarna för att skapa ett stående magnetfält. Det strömmar också genom borstarna och aktiverar armaturspolen. DC-motorer, som de som körs på ett batteri, inkluderar också en kommutator, som är en brytare fäst vid rotorns axel som vrider det elektriska fältet med rotorns varvtal. Denna omkastning av fältet är nödvändigt för att rotorn ska rotera i en riktning.

Växlar och ringar

En roterande motoraxel är i sig inte särskilt användbar, om du inte vill använda den för borrning eller för att spinna ett fläktblad. De flesta motorer har ett system med kugghjul och /eller drivremmar för att omvandla rotationsaxelns energi till användbar rörelse. Bälten eller växelns konfiguration kan öka rotationshastigheten på en närliggande axel, vilket resulterar i en minskning av effekten, eller det kan öka effekten samtidigt som rotationshastigheten minskas. Snäckväxlar kan ändra rotationsriktningen med 90 grader. Växlar och bälten gör det möjligt för en enda motor att utföra en rad olika funktioner samtidigt.

Lager för att minska friktionen

Ju större motorn är desto mer friktion genereras mellan de rörliga delarna. Denna friktionskraft motverkar rotorns rörelse, minskar motorns effektivitet och slutligen slitage av delarna. De flesta motorer har lager mellan statorn och rotorn för att hålla rotorn centrerad och minimera luftgapet. Mindre motorer har kullager medan stora motorer använder rullager. Lager behöver periodisk smörjning, vilket tillsammans med service och rengöring av statorlindningar och rotorborstar är ett viktigt underhållsförfarande.