Motoarele electrice se bazează pe inducția electromagnetică, fenomen descoperit la începutul secolului al XIX-lea de către fizicianul Michael Faraday. El a descoperit că mișcarea magnetului prin toroid, în jurul căruia înfășura firul conductor, genera un curent electric în fir. Motoarele electrice folosesc această idee în ordine inversă. Pe măsură ce curentul trece prin bobină, bobina este magnetizată și atunci când este conectată la arbore și suspendată într-un câmp creat de un magnet permanent, forțele magnetice opuse generează suficientă forță pentru a roti arborele. Conexiunea arborelui la mecanismul de transmisie poate funcționa și adăugarea rulmenților reduce fricțiunea și crește eficiența motorului.
Părțile principale ale motorului electric includ statorul și rotorul, o serie de roți dințate sau curele și rulmenți pentru a reduce frecarea. Motoarele de curent continuu au nevoie, de asemenea, de un comutator pentru a schimba direcția curentului și pentru a menține motorul rotit.
O serie de electromagneti creează un câmp magnetic în motoarele moderne.
Stator, rotor, perii și comutator
În loc să folosească un magnet permanent, motoarele electrice comerciale moderne se bazează, de obicei, în totalitate pe electro-magneți. Statorul formează o serie de mici bobine dispuse într-un aranjament circular și aceste bobine generează un câmp magnetic permanent. O bobină separată înfășurată în jurul armăturii și conectată la arbore formează un rotor care se rotește în interiorul câmpului. Deoarece nu puteți conecta firele la bobina care se rotește, rotorul conține de obicei perii metalice care rămân în contact cu suprafața conductoare de pe stator. Această suprafață, împreună cu înfășurările statorului, este conectată la bornele de alimentare situate pe capacele motorului.
Când porniți alimentarea, electricitatea curge în bobinele câmpului pentru a crea un câmp magnetic permanent. De asemenea, curge prin perii și alimentează bobina armăturii. Motoarele de curent continuu, cum ar fi cele care funcționează pe baterii, includ și un comutator, care este un comutator conectat la arborele rotorului care inversează câmpul electric cu fiecare jumătate de rotație a rotorului. Această inversare a câmpului este necesară pentru ca rotorul să se rotească într-o singură direcție.
Angrenaje și curele
Arborele unui motor rotativ singur nu este foarte util decât dacă doriți să-l utilizați pentru a găuri sau roti paleta ventilatorului. Majoritatea motoarelor includ un sistem de transmisii și/sau curele de transmisie pentru a converti energia arborelui rotitor într-o mișcare utilă. Dispunerea centurilor sau a angrenajelor poate crește viteza de rotație pe arborele adiacent, ceea ce duce la o reducere a puterii sau poate crește puterea la o viteză de rotație redusă. Cutii de viteze melcate pot schimba sensul de rotație cu 90 de grade. Angrenajele și curelele permit unui motor să îndeplinească simultan diferite funcții.
Rulmentul reduce frecarea și crește stabilitatea și eficiența.
Rulmenți de reducere a fricțiunii
Cu cât motorul este mai mare, cu atât este mai mare frecarea dintre părțile mobile. Această forță de frecare este în contrast cu mișcarea rotorului, care reduce eficiența motorului și, în cele din urmă, uzează piesele. Majoritatea motoarelor au rulmenți între stator și rotor care mențin centrul rotorului și minimizează spațiul de aer. Motoarele mai mici au rulmenți cu bile, în timp ce motoarele mai mari folosesc rulmenți cu role. Rulmenții au nevoie de ungere regulată, care este o procedură importantă de întreținere, împreună cu întreținerea și curățarea înfășurărilor statorului și a periilor rotorului.