I motori elettrici si basano sull'induzione elettromagnetica, un fenomeno scoperto all'inizio del 1800 dal fisico Michael Faraday. Scoprì che lo spostamento di un magnete attraverso un toroide, attorno al quale aveva avvolto un filo conduttore, generava una corrente elettrica nel filo. I motori elettrici usano questa idea al contrario. Quando una corrente passa attraverso una bobina, la bobina diventa magnetizzata e se è attaccata a un albero e sospesa nel campo generato da un magnete permanente, le forze magnetiche opposte creano una forza sufficiente per girare l'albero. Il collegamento dell'albero a un meccanismo a ingranaggi lo rende in grado di funzionare e l'aggiunta di cuscinetti riduce l'attrito e aumenta l'efficienza del motore.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Le parti principali di un motore elettrico comprendono lo statore e il rotore, una serie di ingranaggi o cinghie e cuscinetti per ridurre l'attrito. I motori CC hanno anche bisogno di un commutatore per invertire la direzione della corrente e mantenere il motore in rotazione.
••• lvdesign77 /iStock /Getty Images Lo statore, il rotore, le spazzole e il commutatore
Anziché utilizzare un magnete permanente, moderno i motori elettrici commerciali di solito si basano completamente sugli elettromagneti. Una serie di piccole bobine disposte in una disposizione circolare forma lo statore e queste bobine generano un campo magnetico permanente. Una bobina separata avvolta attorno a un'armatura e fissata a un albero forma il rotore, che gira all'interno del campo. Poiché non è possibile collegare fili a una bobina che gira, il rotore di solito incorpora spazzole metalliche che rimangono in contatto con una superficie conduttiva sullo statore. Questa superficie, insieme agli avvolgimenti dello statore, sono collegati ai terminali di alimentazione situati sull'alloggiamento del motore.
Quando si accende l'alimentazione, l'elettricità fluisce nelle bobine del campo per creare un campo magnetico permanente. Scorre anche attraverso le spazzole ed eccita la bobina dell'indotto. I motori a corrente continua, come quelli che funzionano a batteria, includono anche un commutatore, che è un interruttore collegato all'albero del rotore che inverte il campo elettrico ad ogni mezzo giro del rotore. Questa inversione di campo è necessaria per mantenere il rotore in una direzione.
••• nabihariahi /iStock /Getty Images Ingranaggi e cinghie
Di per sé, un albero motore rotante non è molto utile, a meno che tu vuoi usarlo per forare o girare una pala del ventilatore. La maggior parte dei motori incorpora un sistema di ingranaggi e /o cinghie di trasmissione per convertire l'energia dell'albero rotante in movimento utile. La configurazione delle cinghie o degli ingranaggi può aumentare la velocità di rotazione su un albero adiacente, con conseguente riduzione della potenza, oppure può aumentare la potenza riducendo la velocità di rotazione. Gli ingranaggi a vite senza fine possono cambiare il senso di rotazione di 90 gradi. Ingranaggi e cinghie consentono a un singolo motore di eseguire contemporaneamente una varietà di funzioni.
••• scanrail /iStock /Cuscinetti Getty Images per ridurre l'attrito
Maggiore è il motore, maggiore è l'attrito generato tra le parti mobili. Questa forza di attrito si oppone al movimento del rotore, riducendo l'efficienza del motore e infine consumando le parti. La maggior parte dei motori ha cuscinetti tra lo statore e il rotore per mantenere centrato il rotore e ridurre al minimo il traferro. I motori più piccoli hanno cuscinetti a sfera mentre i motori più grandi utilizzano cuscinetti a rulli. I cuscinetti necessitano di lubrificazione periodica, che insieme alla manutenzione e alla pulizia degli avvolgimenti dello statore e delle spazzole del rotore, è una procedura di manutenzione importante.
