電動機工作原理

電動機工作原理電動機無所不在！您在房內四周所見到的機械運動幾乎都是由 AC（交流）或DC（直流）電動機產生的。通過了解電動機的工作原理，我們可以了解有關磁鐵、電磁鐵和電學的許多常識。本文將介紹是什么原因使電動機不斷運轉。電動機內部結構我們首先看看簡易型雙極直流電動機的總平面圖。簡易電動機包括六個部分，如下圖所示：電樞或轉子整流子電刷軸場磁鐵某種類型的直流電源電動機的組成部分電動機的工作方式不外乎與磁鐵和磁性相關：電動機使用磁鐵產生運動。如果您曾經玩過磁鐵的話，就知道所有磁鐵都具有以下基本法則：同極相斥，異極相吸。因此，如果有兩根磁鐵，并且每根的兩端分別標有“北”和“南”，則一根磁鐵的北極將會吸住另一根磁鐵的南極。反之，一根磁鐵的北極將會排斥另一根磁鐵的北極（對于南極，情況與此相同）。在電動機的內部，就是這些吸引力和排斥力產生了旋轉運動。在上圖中，您可以看到電動機中有兩塊磁鐵： 電樞（或轉子）是電磁鐵，場磁鐵是永久磁鐵（場磁鐵也可以充當電磁鐵，但在大多數小型電動機中，人們?yōu)榱耸‰姸粚⑵溆米麟姶盆F）。玩具電動機此處分解的電動機是在玩具中常見的簡易型電動機：您可以看到這是一個小型電動機，與一毛錢的美元硬幣差不多大小。從外部看，可以看到構成電動機機體的鋼結構、一根軸、一個尼龍端蓋和兩條電池導線。如果將電動機的電池導線接到手電筒的電池上，軸就會轉動。如果將導線反接，則軸會朝反方向轉動。下面是同一電動機的其他兩個視圖。（請注意第二個視圖中鋼殼一側的兩個槽，稍后您就會明白它們是用來干什么的了）龍端蓋由構成鋼殼的兩個簧片固定到位。如果您將簧片往后扳，就可以釋放端蓋并將其卸下。在端蓋的內部可以看到電動機的電刷。當電動機旋轉時，這些電刷可以將電池中的電能傳輸到整流子尼：電動機的其他部件軸可以固定電樞和整流子。在這個例子中，電樞是一組電磁鐵。此電動機中的電樞是一組疊在一起的薄金屬片，其三個極中的每個極都繞有細銅線。每根電線（每個極為一根電線）的兩端均焊接在接線端上，同時三個接線端分別連接在整流子的一個極板上。通過下圖您可以方便地查看電樞、接線端和整流子：所有直流電動機的最后一個零件都是場磁鐵。此電動機中的場磁鐵由外殼本身以及兩片弧形永久磁鐵組成：每塊磁鐵的一端卡在外殼上切入的槽中，另一端通過固定夾壓在兩塊磁鐵的其他兩端。電磁鐵和電動機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。（有關完整的詳細信息，請參見電磁體工作原理。）電磁鐵是電動機的基礎。想象一下這個場景，您即可明白電動機的內部組件是如何工作的。比如您按此方法制作了一個簡易的電磁鐵：在釘子上卷繞100圈金屬線，然后將這顆釘子連接到電池。連接電池后，釘子將變成一塊磁鐵，并且有南極和北極?，F在，拿起這個釘子做成的電磁鐵，在它的中間插進一根軸，然后懸掛在馬蹄形磁鐵的中央，如下圖所示。如果將電池連接到電磁鐵，使釘子北極的方向與圖中所示一致，那么磁學基本法則將會告訴您會發(fā)生什么：電磁鐵的北極將與馬蹄形磁鐵的北極排斥，并與馬蹄形磁鐵的南極相吸。電磁鐵的南極也以類似的方式發(fā)生排斥。釘子將運動半周，然后在所示的位置停住。馬蹄形磁鐵中的電磁鐵您可以發(fā)現這半周的運動不過是由于磁鐵自然地相互吸引和排斥產生的。制造電動機的關鍵是要更進一步，使半周運動在完成的那一瞬間，電磁鐵的磁場發(fā)生翻轉。這種翻轉可以使電磁鐵完成另一個半周運動。更改電子在電線中的流動方向（讓電池掉頭就可以實現此目的）便可以翻轉磁場。如果能夠在完成每個半周運動時的適當時間精確地翻轉電磁鐵的磁場，則電動機就可以自由旋轉。電樞、整流子和電刷繼續(xù)考察上一頁的插圖?，F在我們用電樞來替代電動機中的釘子。電樞是一種電磁鐵，其制作方式是在金屬芯的兩個或更多極上卷繞細線。電樞帶有一個軸，該軸與整流子相連接。在右圖中，您可以看到同一電樞的三種不同視圖：前視圖、側視圖和后視圖。后視圖中沒有包括繞組，目的是為了更清楚地展示整流子。您可以發(fā)現整流子不過是與軸連接的一對極板。這些極板分別連接到電磁鐵線圈的兩個連接端。在電動機中，用于“翻轉電場”的部件是由兩個部分組成的：整流子和電刷。 電刷和整流子右圖顯示了整流子和電刷如何作為一個整體使電流流向電磁鐵，以及如何在適當的時間翻轉電子的流動方向。整流子的觸點與電磁鐵的軸相連，使軸可以隨磁鐵一起旋轉。電刷不過是兩片與整流子接觸的彈性金屬或碳。電動機組裝將所有這些部件裝在一起，您就可以得到一個完整的電動機:電樞本圖省略了電樞繞組，以便您方便地查看整流子的運轉。要觀察的關鍵之處在于，當電樞橫向移動時，電磁鐵的兩極會發(fā)生翻轉。由于這種翻轉，電磁鐵的北極會始終位于軸的上方，從而排斥場磁鐵的北極，并吸引場磁鐵的南極。如果您有機會拆開一個小型電動機的話，就會發(fā)現其中包含了上面所述的相同零件：兩塊小型永久磁鐵、一個整流子、兩個電刷以及一個電磁鐵（通過在一塊金屬上繞線制成）。但是，轉子幾乎總是帶有三個極，而不是本文所示的兩極。電動機使用三個極可以帶來兩個優(yōu)勢：使電動機具有更好的動力。在雙極電動機中，如果電動機啟動時，電磁鐵位于平衡點上，也就是在場磁鐵兩極之間的完全水平位置，則您可以想象得到，電樞將“卡”在這個位置。在三極電動機中永遠不會發(fā)生這種情況。在雙極電動機中，每當整流子到達它翻轉磁場的位置時，就會使電池短路（將正極和負極直接相連）片刻。這種短路浪費了能量，并且使電池不必要地放電。而三極電動機則同樣可以解決這個問題。根據電動機的大小及其具體用途，您可以使用任意數目的電極。電動機的應用環(huán)顧一下您的房間，您就會發(fā)現到處都有電動機的身影。您可以嘗試展開下面這個有趣的調查：在房間里走一遍，統計一下找到的所有電動機。從廚房開始，以下位置會使用電動機：爐子上方和微波爐中的風扇洗滌槽下面的排污器攪拌機開罐器冰箱一一事實上它有兩到三個電動機：一個供壓縮機用，一個供冰箱內部風扇用，還有一個供制冰機用混合器應答機中的磁帶播放機甚至烘箱上的時鐘也有可能使用了電動機雜物間中的以下位置使用了電動機：洗衣機干燥機電動螺絲刀真空吸塵器和微型真空除塵器電鋸電鉆火爐鼓風機甚至在浴室也可以找到電動機：風扇電動牙刷吹風機電動刮胡刀汽車中也裝有一些電動機：自動開閉式車窗（每個車窗配有一個電動機）自動調節(jié)座位（每個座位配有多達七個電動機）加熱器和散熱器的風扇擋風玻璃雨刷啟動馬達無線裝置電動天線此外，其他場所也存在各種各樣的電動機：VCR中有若干個電動機CD播放器或大型錄音機中有若干個電動機計算機中有許多電動機（磁盤驅動器使用兩至三個，加上一至兩個風扇使用的電動機）大多數運動玩具至少包含一個電動機（例如Tickle-me-Elmo在振動時使用的電動機）電子時鐘車庫開門裝置魚缸水泵在房間里轉了一遭后，我統計到各種設備中隱藏有50多個電動機。每個運動設備都是使用電動機來實現其運動的。有關電動機（包括如何自行制作電動機）的更多信息，請查看下一頁上的鏈接。博聞網相關文章電磁體工作原理電池工作原理洗衣機工作原理電動車窗工作原理更多精彩鏈接SimpleElectricM