理論上電動機如何工作

電，磁和運動之間的聯系最初是由法國物理學家安德烈·瑪麗·安培 (André- MarieAmpère，1775-1867年)發現的，這是電動機的基礎科學。但是，如果我們想將這一驚人的科學發現轉化為更實用的技術來為我們的電動割草機和牙刷提供動力，我們必須將其進一步發展。發明者是英國人邁克爾·法拉第(Michael Faraday，1791-1867年)和威廉·斯特金(William Sturgeon，1783-1850年)和美國人 約瑟夫·亨利(Joseph Henry，7977-1878年)。這就是他們如何實現他們的杰出發明。

假設我們將電線彎曲成方形的U形環，那么實際上有兩條平行的電線穿過磁場。其中一個通過導線將電流帶離我們，而另一個則將電流再次帶回。因為電流在電線中以相反的方向流動，所以弗萊明的左手定律告訴我們兩條電線將以相反的方向運動。換句話說，當我們接通電源時，其中一根電線將向上移動，而另一根電線將向下移動。

如果線圈能夠繼續這樣運動，它將連續旋轉-我們將在制造電動機的道路上步入正軌。但這對于我們目前的設置是不可能發生的：電線會很快纏結在一起。不僅如此，如果線圈旋轉得足夠遠，還會發生其他情況。一旦線圈到達垂直位置，它將翻轉，因此電流將以相反的方式流過它。現在，線圈兩側的力將反向。與其沿相同方向連續旋轉，不如沿原來的方向移動!想象一下像這樣的帶有電動機的電動火車：它會一直在現場前后移動，而無需實際行駛。

在實踐中電動機如何工作

有兩種方法可以解決此問題。一種是使用一種周期性地反轉方向的電流，稱為交流電(AC)。對于我們在家庭中使用的電池供電的小型電動機，一種更好的解決方案是添加一個稱為換向器的組件到線圈的兩端。(不必擔心毫無意義的技術名稱：這個稍稍過時的單詞“ commutation”有點像“ commute”一詞。它只是意味著來回更改，就像通勤意味著來回旅行一樣。)換向器是最簡單的形式，它是一個分為兩個獨立的兩半的金屬環，其作用是每次線圈旋轉半圈時使線圈中的電流反向。線圈的一端連接到換向器的每一半。來自電池的電流連接到電動機的電端子。它們通過一對稱為電刷的松散連接器將電力饋入換向器，由石墨片(類似于鉛筆“鉛”的軟碳”)或細長的彈性金屬制成(如其名稱所示)，該金屬“刷”在換向器上。將換向器安裝到位，當電流流過電路時，線圈將沿相同方向連續旋轉。

像這樣的簡單實驗電動機無法產生很多功率。我們可以通過三種方式增加電動機可以產生的旋轉力(或轉矩)：或者可以使用功能更強大的永磁體，或者可以增加流過電線的電流，或者可以制造線圈，從而達到以下目的：許多“轉”(圈)的非常細的線，而不是一“轉”的粗線。實際上，電動機還具有彎曲成圓形的永磁體，因此它幾乎接觸在其內部旋轉的電線線圈。磁鐵和線圈之間的距離越近，電動機產生的力就越大。

盡管我們描述了許多不同的部分，但您可以將電動機視為只有兩個基本組件：

電機外殼邊緣周圍有一個或多個永磁體，它們保持靜態，因此被稱為電機定子。

定子內部有一個線圈，該線圈安裝在高速旋轉的軸上，這稱為轉子。轉子還包括換向器。

通用電機

這樣的直流電動機非常適合電池供電的玩具(例如火車模型，無線電遙控汽車或電動剃須刀之類的東西)，但是在許多家用電器中卻找不到它們。小型電器(如咖啡研磨機或電動食物攪拌機之類的東西)傾向于使用所謂的通用電動機，該電動機可以由交流或直流電供電。與簡單的直流電動機不同，通用電動機具有電磁體，而不是永磁體，它從您輸入的直流或交流電源中獲取電力：

當您輸入直流電時，電磁體的工作原理類似于傳統的永磁體，并且會產生始終指向同一方向的磁場。就像在簡單的直流電動機中一樣，每次線圈翻轉時，換向器都會使線圈電流反向，因此線圈始終沿相同方向旋轉。

但是，當您輸入交流電時，流經電磁鐵的電流和流經線圈的電流都會正好相反地反向，因此線圈上的力始終在同一方向上，并且電動機始終沿順時針方向或反方向旋轉。順時針。換向器呢?電流的頻率變化遠快于電動機的旋轉速度，并且由于磁場和電流始終是同步的，因此在任何給定的時刻，換向器所處的位置實際上并不重要。

其他種類的電動機

在簡單的直流和通用電動機中，轉子在定子內部旋轉。轉子是連接到電源的線圈，而定子是永磁體或電磁體。大型交流電動機(用于工廠機器等)的工作方式略有不同：它們使交流電通過相對的磁鐵對以產生旋轉磁場，從而在電動機的轉子中“感應”(產生)磁場，從而導致它旋轉。您可以在我們有關交流感應電動機的文章中了解更多信息。如果您使用其中一臺感應電動機并對其“展開”，那么定子將有效地布置在較長的連續軌道中，轉子可以沿其沿直線滾動。這種巧妙的設計被稱為線性電動機，您會在工廠機器和浮動的“磁懸浮”(磁懸浮)鐵路中找到它。

另一個有趣的設計是無刷直流(BLDC)電機。定子和轉子有效地互換，在中心處有多個固定的鐵線圈，永磁體圍繞它們旋轉，換向器和電刷由電子電路取代。您可以在我們有關輪轂電機的主要文章中閱讀更多內容。 步進電機可以精確控制角度旋轉，是無刷直流電機的一種變體。了解更多電機專業知識及技巧，可加入電機行業內qq群136274082，業內專業老師傅解答。