由： 马歇尔大脑 & 克里斯汀·霍尔-盖斯勒

　　电动机无处不在。 道威尔/盖蒂图片社

　　电动机无处不在!在你的房子里，你周围看到的几乎所有机械运动都是由交流(交流电)或直流(直流)电动机引起的。在本文中，我们将介绍这两种类型。

　　通过了解电机的工作原理，您可以学到很多关于磁铁、电磁铁和电的知识。电动机使用 磁铁 以创建运动。如果你曾经玩过磁铁，你就会知道所有磁铁的基本定律：异性相吸并喜欢排斥。

　　因此，如果你有两个条形磁铁，它们的末端标记为“北”和“南”，那么一个磁铁的北端将吸引另一个磁铁的南端。另一方面，一个磁铁的北端将排斥另一个磁铁的北端(而南端将排斥南端)。在电动机内部，这些吸引和排斥力会产生 旋转运动.

　　电机内部

　　您可能会惊讶地发现电动机完成了多少工作。

　　如何工作要了解电动机的工作原理，关键是要了解电磁铁的工作原理。(有关完整详细信息，请参阅电磁铁的工作原理。

　　电磁铁是电动机的基础。假设您通过将 100 圈电线缠绕在钉子上并将其连接到 电池.当电池连接时，钉子会变成磁铁并具有北极和南极。

　　现在假设你拿起你的指甲电磁铁，从中间运行一个轴，然后将其悬挂在马蹄形磁铁的中间，如图所示。如果你把电池连接到电磁铁上，使钉子的北端如图所示，磁学的基本定律告诉你会发生什么：电磁铁的北端将从马蹄形磁铁的北端排斥，并被吸引到马蹄形磁铁的南端。电磁铁的南端将以类似的方式被排斥。钉子会移动半圈，然后停在所示位置。

　　你通过改变电子的方向来翻转磁场。

　　如何工作

　　电动机的关键是更进一步，以便在这半圈运动完成的那一刻，电磁铁的磁场 翻转.您可以通过改变电子在导线中流动的方向来翻转磁场，这意味着将电池翻转过来。翻转使电磁铁完成另一个半圈运动。如果在每半圈运动结束时恰好在正确的时刻翻转电磁铁的磁场，电动机将自由旋转。

　　直流电机的工作原理

　　这里的电机中有两个磁铁：转子(绿色)是电磁铁，而磁场磁铁是永磁体。

　　如何工作正如我们提到的，您会遇到两种类型的电动机：直流电和交流电。后者，直流或直流电机最初是在 1800 年代中期开发的，它们至今仍在使用。

　　一个简单的电机有六个部分：

　　定子

　　转子

　　换向器

　　刷

　　轴

　　直流电源

　　外面的 直流电动机 是定子：一个不移动的永磁体。内部是转子，它确实会移动。这里的转子就像我们前面例子中的钉子，定子就像马蹄形磁铁。

　　当直流电通过转子发送时，它会产生一个临时电磁场，与定子的永磁场相互作用。换向器的工作是保持磁场翻转的极性，从而保持转子旋转。这会产生产生机械动力所需的扭矩。

　　玩具电机

　　从外面您可以看到形成电机主体的钢罐、车轴、尼龙端盖和两个电池引线。

　　如何工作图中的玩具直流电机很小，大约一角硬币那么大，有两个电池引线。如果将电机的电池引线连接到电池上，轴将旋转。如果反转引线，它将沿相反方向旋转。

　　尼龙端盖由两个卡舌固定到位。在端盖内，电机的电刷在电机旋转时将电力从电池传递到换向器。(由于电刷可能会磨损并需要更换，因此现代直流电机通常是 无 刷.)

　　轴固定转子和换向器。转子是一组电磁铁，在本例中为三个。该电机中的电枢是一组堆叠在一起的薄金属板，用细铜线缠绕在转子的三极中的每一个。每根导线的两端(每极一根)连接到一个端子上，然后将三个端子中的每一个连接到换向器的一个板上。

　　任何直流电动机的最后一部分是定子。在这个电机中，它由罐子本身加上两个弯曲的永磁体形成。在直流电机中， 电枢是转子，场就是定子。

　　转子、换向器和电刷

　　换向器的触点连接到电磁铁的轴上，因此它们与磁铁一起旋转。正如我们前面提到的，转子就像电磁铁图中的钉子。换向器也连接到车轴上。换向器只是一对连接到车轴上的板。这些板为电磁铁线圈提供两个连接。

　　电动机的“翻转电场”部分由两部分完成： 换向器 和 刷.

　　该图显示了换向器(绿色)和电刷(红色)如何协同工作，让电流流向电磁铁，并在正确的时刻翻转电子流动的方向。换向器的触点连接到电磁铁的轴上，因此它们与磁铁一起旋转。电刷只是两块弹性金属或碳，与换向器的触点接触。

　　将一切整合在一起

　　当你把所有这些部件放在一起时，你得到的是一个完整的电动机。

　　关键是当转子通过水平位置时，电磁铁的两极翻转。由于翻转，电磁铁的北极总是在轴上方，因此它可以排斥定子的北极并吸引定子的南极。

　　通常转子会有 三极 而不是本文所示的两极。电机具有三极有两个很好的理由：

　　它使电机具有更好的动态。在两极电机中，如果电磁铁处于平衡点，当电机启动时，定子两极之间完全水平，您可以想象转子“卡”在那里。这在三极电机中永远不会发生。

　　每次换向器达到它在两极电机中翻转磁场的点时，换向器都会使电池短路片刻。这种短路会浪费能量并不必要地耗尽电池电量。三极电机也解决了这个问题。

　　可以有任意数量的极，具体取决于电机的尺寸和需要做什么。

　　交流电机的工作原理

　　现在，我们将看看交流电机。 交流电机 使用交流电代替直流电。它与直流电机共享许多部件，并且仍然依靠电磁和翻转磁场来产生机械动力。

　　交流电机内部的部件包括：

　　定子

　　转子

　　实心轴

　　线圈

　　鼠笼式

　　交流电动机中定子的绕组完成直流电动机转子的工作。在这种情况下，它是一圈电磁铁，按顺序配对并通电，从而产生旋转磁场。

　　工业型交流电机，顶部是电气接线盒，左侧是输出旋转轴，鼠笼覆盖着它。

　　EGZON123/CC BY-SA 3.0/维基媒体

　　您会记得直流电机中的转子连接到电池。但是 交流电机中的转子 与电源没有任何直接连接。它也没有刷子。相反，它经常使用一种叫做松鼠笼的东西。你没看错。

　　这 鼠笼式 在交流电机中是一组转子条连接到两个环，两端各一个。这有点像笼子里的老鼠(或松鼠)会在里面跑的东西。鼠笼式转子进入定子内部。当交流电通过定子时，会产生电磁场。鼠笼式转子中的杆是导体，因此它们响应定子极的翻转。这就是转子旋转的方式，从而产生自己的磁场。

　　交流转子和定子

　　交流感应电动机的关键是转子的磁场由定子的磁场感应，转子始终 努力追赶.它总是在寻找停滞，所以它旋转以找到那种稳定的状态。但是定子使用交流电源产生的电磁场总是比转子的磁场快一点。转子的旋转产生产生机械动力以转动汽车车轮或风扇呼啸而动所需的扭矩。

　　一些交流电机使用绕线转子，用电线包裹而不是鼠笼。不过，松鼠笼的种类更为常见。无论哪种情况，交流电机中只有一个运动部件，这意味着需要更换或维护的东西更少。

　　电机无处不在!

　　环顾你的房子，你会发现它充满了电动机。由于我们的家庭使用交流电源，因此这些小工具中的大多数都有交流电机。直流电机更有可能出现在使用电池的东西中。从厨房开始，有电机：

　　炉子上方和微波炉中的风扇

　　搅拌机

　　冰箱 - 实际上是两三个：一个用于压缩机，一个用于冰箱内的风扇，以及一个在 制冰机

　　立式搅拌机

　　在杂物间里，有一个电动机：

　　烘干机

　　这 电动螺丝刀

　　吸尘器

　　电钻

　　炉式鼓风机

　　即使在浴室里，也有电机：

　　风扇

　　电动牙刷

　　这 电吹风

　　这 电动剃须刀

　　您的汽车装有电动机：

　　电动车窗

　　电动座椅

　　球迷 用于加热器和散热器

　　挡风玻璃刮水器

　　起动电机

　　交流电机可能为您的汽车而不是汽油发动机提供动力

　　另外，其他地方都有电机：

　　计算机

　　手机

　　玩具

　　车库开门器

　　水族泵

　　几乎所有移动的东西都使用电动机来完成其运动。

　　现在功能强大

　　您可能想知道电动汽车，它使用交流电机但使用提供直流电源的电池运行。答案很简单：电动汽车有一个额外的部件，称为转换器，它将电池的直流电转换为电机可以使用的交流电。

　　电动机常见问题

　　玩具电动机如何工作?

　　一个非常小的电动机有两个小的永磁体、一个换向器、两个电刷、三个极和一个由绕在一块金属上绕线制成的电磁铁。它的工作方式与较大版本相同，但规模要小得多。

　　什么是直流电动机?

　　直流电动机将直流电能转换为机械能，这与使用交流电的交流版本不同。

　　简单电机的部件有哪些?

　　一个简单的电机有六个部分：电枢或转子、换向器、电刷、车轴、磁场磁铁和某种直流电源。

　　电动机能用多久?

　　在测试条件下，电动机可以使用 15 到 20 年，前提是它在正常运行条件下使用。

　　直流电机好还是交流电动机好?

　　交流电机通常功率更大，需要的维护更少，但是，直流电机往往效率很高。电动机的应用往往会影响选择交流电还是直流电。