Електродвигуни покладаються на електромагнітну індукцію - явище, відкрите на початку 19 століття фізиком Майклом Фарадеєм. Він виявив, що рух магніту через тороїд, навколо якого він обмотував провідний дріт, породжує в дроті електричний струм. Електричні двигуни використовують цю ідею в зворотному порядку. Коли струм проходить через котушку, котушка намагнічується, і коли вона з'єднана з валом і підвішена в полі, створеному постійним магнітом, протилежні магнітні сили генерують достатню силу для обертання вала. З'єднання вала з шестерневим механізмом здатне спрацьовувати, а додавання підшипників зменшує тертя і підвищує ефективність двигуна.
Основні частини електродвигуна включають статор і ротор, ряд шестерень або ременів та підшипників для зменшення тертя. Двигунам постійного струму також потрібен комутатор, щоб змінювати напрямок струму і підтримувати обертання двигуна.
Серія електромагнітів створює магнітне поле в сучасних двигунах.
Статор, ротор, щітки та комутатор
Замість використання постійного магніту сучасні комерційні електродвигуни зазвичай повністю покладаються на електромагніти. Статор утворює серію невеликих котушок, розташованих у круглому порядку, і ці котушки генерують стояче магнітне поле. Окрема котушка, намотана навколо якоря і з'єднана з валом, утворює ротор, який обертається всередині поля. Оскільки ви не можете підключити дроти до спінінга, ротор зазвичай містить металеві щітки, які залишаються в контакті з провідною поверхнею на статорі. Ця поверхня разом із обмотками статора підключена до клем живлення, розташованих на кришках двигуна.
Коли ви включаєте живлення, електрика надходить у котушки поля, створюючи стояче магнітне поле. Він також протікає через щітки і живить котушку якоря. Двигуни постійного струму, такі як ті, що працюють від акумуляторів, також включають комутатор, який являє собою перемикач, з'єднаний з валом ротора, який реверсує електричне поле при кожному обертанні ротора наполовину. Цей реверс поля необхідний для обертання ротора в одному напрямку.
Шестерні та ремені
Сам вал обертового двигуна не дуже корисний, якщо ви не хочете використовувати його для свердління або обертання лопаті вентилятора. Більшість двигунів включають систему шестерень та/або приводних ременів для перетворення енергії обертового валу в корисний рух. Розташування ременів або шестерень може збільшити швидкість обертання на сусідньому валу, що призводить до зменшення потужності, або може збільшити потужність при зниженій швидкості обертання. Черв'ячні редуктори можуть змінювати напрямок обертання на 90 градусів. Шестерні та ремені дозволяють одному двигуну одночасно виконувати різні функції.
Підшипник зменшує тертя і підвищує стійкість і ефективність.
Підшипники зменшення тертя
Чим більше двигун, тим більше тертя між рухомими частинами. Ця сила тертя на відміну від руху ротора, що знижує ефективність двигуна і в кінцевому підсумку зношує деталі. Більшість двигунів мають підшипники між статором і ротором, які підтримують центр ротора і мінімізують повітряний зазор. Менші двигуни мають кулькові підшипники, а більші - роликові. Підшипники потребують регулярного змащування, що є важливою процедурою технічного обслуговування разом із обслуговуванням та очищенням обмоток статора та щіток ротора.