由： 馬歇爾大腦 & 克里斯汀·霍爾-蓋斯勒

　　電動機無處不在。 道威爾/蓋蒂圖片社

　　電動機無處不在!在你的房子里，你周圍看到的幾乎所有機械運動都是由交流(交流電)或直流(直流)電動機引起的。在本文中，我們將介紹這兩種類型。

　　通過了解電機的工作原理，您可以學到很多關于磁鐵、電磁鐵和電的知識。電動機使用 磁鐵 以創建運動。如果你曾經玩過磁鐵，你就會知道所有磁鐵的基本定律：異性相吸并喜歡排斥。

　　因此，如果你有兩個條形磁鐵，它們的末端標記為“北”和“南”，那么一個磁鐵的北端將吸引另一個磁鐵的南端。另一方面，一個磁鐵的北端將排斥另一個磁鐵的北端(而南端將排斥南端)。在電動機內部，這些吸引和排斥力會產生 旋轉運動.

　　電機內部

　　您可能會驚訝地發現電動機完成了多少工作。

　　如何工作要了解電動機的工作原理，關鍵是要了解電磁鐵的工作原理。(有關完整詳細信息，請參閱電磁鐵的工作原理。

　　電磁鐵是電動機的基礎。假設您通過將 100 圈電線纏繞在釘子上并將其連接到 電池.當電池連接時，釘子會變成磁鐵并具有北極和南極。

　　現在假設你拿起你的指甲電磁鐵，從中間運行一個軸，然后將其懸掛在馬蹄形磁鐵的中間，如圖所示。如果你把電池連接到電磁鐵上，使釘子的北端如圖所示，磁學的基本定律告訴你會發生什么：電磁鐵的北端將從馬蹄形磁鐵的北端排斥，并被吸引到馬蹄形磁鐵的南端。電磁鐵的南端將以類似的方式被排斥。釘子會移動半圈，然后停在所示位置。

　　你通過改變電子的方向來翻轉磁場。

　　如何工作

　　電動機的關鍵是更進一步，以便在這半圈運動完成的那一刻，電磁鐵的磁場 翻轉.您可以通過改變電子在導線中流動的方向來翻轉磁場，這意味著將電池翻轉過來。翻轉使電磁鐵完成另一個半圈運動。如果在每半圈運動結束時恰好在正確的時刻翻轉電磁鐵的磁場，電動機將自由旋轉。

　　直流電機的工作原理

　　這里的電機中有兩個磁鐵：轉子(綠色)是電磁鐵，而磁場磁鐵是永磁體。

　　如何工作正如我們提到的，您會遇到兩種類型的電動機：直流電和交流電。后者，直流或直流電機最初是在 1800 年代中期開發的，它們至今仍在使用。

　　一個簡單的電機有六個部分：

　　定子

　　轉子

　　換向器

　　刷

　　軸

　　直流電源

　　外面的 直流電動機 是定子：一個不移動的永磁體。內部是轉子，它確實會移動。這里的轉子就像我們前面例子中的釘子，定子就像馬蹄形磁鐵。

　　當直流電通過轉子發送時，它會產生一個臨時電磁場，與定子的永磁場相互作用。換向器的工作是保持磁場翻轉的極性，從而保持轉子旋轉。這會產生產生機械動力所需的扭矩。

　　玩具電機

　　從外面您可以看到形成電機主體的鋼罐、車軸、尼龍端蓋和兩個電池引線。

　　如何工作圖中的玩具直流電機很小，大約一角硬幣那么大，有兩個電池引線。如果將電機的電池引線連接到電池上，軸將旋轉。如果反轉引線，它將沿相反方向旋轉。

　　尼龍端蓋由兩個卡舌固定到位。在端蓋內，電機的電刷在電機旋轉時將電力從電池傳遞到換向器。(由于電刷可能會磨損并需要更換，因此現代直流電機通常是 無 刷.)

　　軸固定轉子和換向器。轉子是一組電磁鐵，在本例中為三個。該電機中的電樞是一組堆疊在一起的薄金屬板，用細銅線纏繞在轉子的三極中的每一個。每根導線的兩端(每極一根)連接到一個端子上，然后將三個端子中的每一個連接到換向器的一個板上。

　　任何直流電動機的最后一部分是定子。在這個電機中，它由罐子本身加上兩個彎曲的永磁體形成。在直流電機中， 電樞是轉子，場就是定子。

　　轉子、換向器和電刷

　　換向器的觸點連接到電磁鐵的軸上，因此它們與磁鐵一起旋轉。正如我們前面提到的，轉子就像電磁鐵圖中的釘子。換向器也連接到車軸上。換向器只是一對連接到車軸上的板。這些板為電磁鐵線圈提供兩個連接。

　　電動機的“翻轉電場”部分由兩部分完成： 換向器 和 刷.

　　該圖顯示了換向器(綠色)和電刷(紅色)如何協同工作，讓電流流向電磁鐵，并在正確的時刻翻轉電子流動的方向。換向器的觸點連接到電磁鐵的軸上，因此它們與磁鐵一起旋轉。電刷只是兩塊彈性金屬或碳，與換向器的觸點接觸。

　　將一切整合在一起

　　當你把所有這些部件放在一起時，你得到的是一個完整的電動機。

　　關鍵是當轉子通過水平位置時，電磁鐵的兩極翻轉。由于翻轉，電磁鐵的北極總是在軸上方，因此它可以排斥定子的北極并吸引定子的南極。

　　通常轉子會有 三極 而不是本文所示的兩極。電機具有三極有兩個很好的理由：

　　它使電機具有更好的動態。在兩極電機中，如果電磁鐵處于平衡點，當電機啟動時，定子兩極之間完全水平，您可以想象轉子“卡”在那里。這在三極電機中永遠不會發生。

　　每次換向器達到它在兩極電機中翻轉磁場的點時，換向器都會使電池短路片刻。這種短路會浪費能量并不必要地耗盡電池電量。三極電機也解決了這個問題。

　　可以有任意數量的極，具體取決于電機的尺寸和需要做什么。

　　交流電機的工作原理

　　現在，我們將看看交流電機。 交流電機 使用交流電代替直流電。它與直流電機共享許多部件，并且仍然依靠電磁和翻轉磁場來產生機械動力。

　　交流電機內部的部件包括：

　　定子

　　轉子

　　實心軸

　　線圈

　　鼠籠式

　　交流電動機中定子的繞組完成直流電動機轉子的工作。在這種情況下，它是一圈電磁鐵，按順序配對并通電，從而產生旋轉磁場。

　　工業型交流電機，頂部是電氣接線盒，左側是輸出旋轉軸，鼠籠覆蓋著它。

　　EGZON123/CC BY-SA 3.0/維基媒體

　　您會記得直流電機中的轉子連接到電池。但是 交流電機中的轉子 與電源沒有任何直接連接。它也沒有刷子。相反，它經常使用一種叫做松鼠籠的東西。你沒看錯。

　　這 鼠籠式 在交流電機中是一組轉子條連接到兩個環，兩端各一個。這有點像籠子里的老鼠(或松鼠)會在里面跑的東西。鼠籠式轉子進入定子內部。當交流電通過定子時，會產生電磁場。鼠籠式轉子中的桿是導體，因此它們響應定子極的翻轉。這就是轉子旋轉的方式，從而產生自己的磁場。

　　交流轉子和定子

　　交流感應電動機的關鍵是轉子的磁場由定子的磁場感應，轉子始終 努力追趕.它總是在尋找停滯，所以它旋轉以找到那種穩定的狀態。但是定子使用交流電源產生的電磁場總是比轉子的磁場快一點。轉子的旋轉產生產生機械動力以轉動汽車車輪或風扇呼嘯而動所需的扭矩。

　　一些交流電機使用繞線轉子，用電線包裹而不是鼠籠。不過，松鼠籠的種類更為常見。無論哪種情況，交流電機中只有一個運動部件，這意味著需要更換或維護的東西更少。

　　電機無處不在!

　　環顧你的房子，你會發現它充滿了電動機。由于我們的家庭使用交流電源，因此這些小工具中的大多數都有交流電機。直流電機更有可能出現在使用電池的東西中。從廚房開始，有電機：

　　爐子上方和微波爐中的風扇

　　攪拌機

　　冰箱 - 實際上是兩三個：一個用于壓縮機，一個用于冰箱內的風扇，以及一個在 制冰機

　　立式攪拌機

　　在雜物間里，有一個電動機：

　　烘干機

　　這 電動螺絲刀

　　吸塵器

　　電鉆

　　爐式鼓風機

　　即使在浴室里，也有電機：

　　風扇

　　電動牙刷

　　這 電吹風

　　這 電動剃須刀

　　您的汽車裝有電動機：

　　電動車窗

　　電動座椅

　　球迷 用于加熱器和散熱器

　　擋風玻璃刮水器

　　起動電機

　　交流電機可能為您的汽車而不是汽油發動機提供動力

　　另外，其他地方都有電機：

　　計算機

　　手機

　　玩具

　　車庫開門器

　　水族泵

　　幾乎所有移動的東西都使用電動機來完成其運動。

　　現在功能強大

　　您可能想知道電動汽車，它使用交流電機但使用提供直流電源的電池運行。答案很簡單：電動汽車有一個額外的部件，稱為轉換器，它將電池的直流電轉換為電機可以使用的交流電。

　　電動機常見問題

　　玩具電動機如何工作?

　　一個非常小的電動機有兩個小的永磁體、一個換向器、兩個電刷、三個極和一個由繞在一塊金屬上繞線制成的電磁鐵。它的工作方式與較大版本相同，但規模要小得多。

　　什么是直流電動機?

　　直流電動機將直流電能轉換為機械能，這與使用交流電的交流版本不同。

　　簡單電機的部件有哪些?

　　一個簡單的電機有六個部分：電樞或轉子、換向器、電刷、車軸、磁場磁鐵和某種直流電源。

　　電動機能用多久?

　　在測試條件下，電動機可以使用 15 到 20 年，前提是它在正常運行條件下使用。

　　直流電機好還是交流電動機好?

　　交流電機通常功率更大，需要的維護更少，但是，直流電機往往效率很高。電動機的應用往往會影響選擇交流電還是直流電。