Hvordan virker en elektrisk motor?

Elektriske motorer omdanner elektrisk energi til mekanisk energi ved at bruge den kraft, der genereres, når et magnetfelt interagerer med en elektrisk strøm. De bruges i en lang række applikationer, herunder blæsere, elværktøj og køretøjer. Elektriske motorer har to hoveddele, en fast stator og en bevægelig rotor. Rotoren indeholder viklinger af tråd, der skaber det roterende elektromagnetiske felt, når elektricitet passerer gennem dem. Motoren roterer, fordi kraften genereret af magnetfelterne udøver et drejningsmoment på rotoren, som derefter producerer mekanisk arbejde.

elmotorer

Den første fungerende elektriske motor blev bygget i 1834 af den preussiske opfinder Moritz von Jacobi, som opnåede bemærkelsesværdig mekanisk udgangseffekt for en lille enhed, der brugte kobberbørster til at lede strømmen. Siden da er mange variationer af hans design blevet udviklet for at forbedre ydeevne og effektivitet. I dag kan motorer drives af jævnstrøm (DC), vekselstrøm (AC) eller hybrid AC og DC. De kan være børstede eller børsteløse, trefasede, tofasede eller enfasede, radial flux eller aksial strømning, skraveret pol eller fordelt felt og skævt eller ensartet felt.

For at få en elektrisk motor til at fungere, skal den strømforsynes med jævnstrøm eller vekselstrøm fra en strømkilde, såsom ensrettere eller batterier. Strømmen løber gennem en kommutator, som skifter strømmens retning til rotoren, hver gang rotoren roterer gennem en halv omgang.

Rotoren er lavet af spoler af tråd, kaldet viklinger, viklet rundt om en blød ferromagnetisk kerne. Kernen har fremspring, eller poler, der vender mod hinanden. Vindingerne er formet til at danne en kontinuerlig løkke, så det magnetiske felt, der skabes af viklingerne, skaber en Lorentz-kraft, der virker på rotoren, drejer den og producerer mekanisk output. Rotoren er meget lettere end et tilsvarende metalhjul, så den kan accelerere betydeligt hurtigere og producere en stor mekanisk effekt.

Ud over rotoren og viklingerne kan en elektrisk motor have en permanent magnet eller en hysterese-synkronmotorkerne. I tilfælde af permanente magneter vil motoren fortsætte med at fungere, efter at strømkilden er afbrudt. Hysterese-synkronmotorer har på den anden side fordelte poler og er designet til at forblive magnetiserede, indtil de slukkes.

I en motor med fremtrædende poler har rotoren og statoren en række stænger, der er skæve, så magnetfeltet ikke justeres og sætter sig fast. Dette er den mest almindelige type DC-motor, men der er også design med ikke-fremspringende poler og skyggefulde poler. I en vekselstrømsmotor har rotoren og statoren spoler, hvis magnetiske felter skabes af vekselstrøm, der passerer gennem dem. Rotoren har en ferromagnetisk kerne med slidser anbragt rundt om dens omkreds. Tilførsel af vekselstrøm får spalterne til at blive nord- eller sydpoler, så de vil tiltrække eller frastøde hinanden i henhold til strømmens fase. Når motoren kører, vil rotorens magnetiske felter forsøge at flugte med dem på statoren for at holde akslen i gang.