Elektriska motorer förlitar sig på 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 lindat en ledande tråd, genererade en elektrisk ström i tråden. Elmotorer använder denna idé i omvänd riktning. 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 permanent magnet, skapar de motstående magnetiska krafterna tillräckligt med kraft för att vrida axeln. Att ansluta axeln till en växelmekanism gör att den kan utföra arbete, och att lägga till lager reducerar friktionen och ökar motorens effektivitet.
TL; DR (för lång; läste inte)
Huvuddelarna i en elmotor inkluderar statorn och rotorn, en serie växlar eller bälten och lager för att minska friktionen. DC-motorer behöver också en kommutator för att vända strömriktningen och hålla motorn snurrande.
••• lvdesign77 /iStock /Getty Images Stator, rotor, borstar och kommutator -
Snarare än att använda en permanent magnet, modern kommersiella elektriska motorer förlitar sig vanligtvis helt på elektromagneter. En serie små spolar anordnade i ett cirkulärt arrangemang bildar statorn, och dessa spolar genererar ett stående magnetfält. En separat spiral lindad runt en ankare och fäst vid en axel bildar rotorn, som snurrar inuti fältet. Eftersom du inte kan fästa ledningar i en snurrspole, innehåller rotorn vanligtvis metallborstar som förblir i kontakt med en ledande yta på statorn. Denna yta, tillsammans med statorlindningarna, är anslutna till kraftuttag som finns på motorhuset.
När du slår på strömmen flyter el in i fältspolarna för att skapa ett stående magnetfält. Den flödar också genom borstarna och aktiverar ankarspolen. DC-motorer, såsom de som körs på ett batteri, inkluderar också en kommutator, som är en strömbrytare ansluten till rotoraxeln som vänder det elektriska fältet med varje halva rotation av rotorn. Detta fältomvändning är nödvändigt för att hålla rotorn snurrande i en riktning.
••• nabihariahi /iStock /Getty Images Gears and Belts -
I sig själv är en roterande motoraxel inte särskilt användbar, såvida du inte vill använda den för borrning eller för att snurra ett fläktblad. De flesta motorer har ett system med växlar och /eller drivrem för att omvandla spinnaxelens energi till användbar rörelse. Konfigurationen av remmarna eller kugghjulen kan öka rotationshastigheten på en angränsande axel, vilket resulterar i en minskning av effekten, eller det kan öka effekten medan den reducerar rotationshastigheten. Maskdrivväxlar kan ändra rotationsriktningen med 90 grader. Kugghjul och remmar gör det möjligt för en enda motor att utföra 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, minskar motorns effektivitet och slutligen sliter 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 statorns lindningar och rotorborstar är ett viktigt underhållsförfarande.
