电动机工作原理

电动机工作原理

电动机无所不在！您在房内四面所见到的机械运动几乎都是由AC

（交流）或DC（直流）电动机产生的。

通过理解电动机的工作原理，我们可以理解有关磁铁、电磁铁和

电学的许多常识。本文将简介是什么原因使电动机不停运转。

电动机内部构造

我们首先看看简易型双极直流电动机的总平面图。简易电动机包

括六个部分，如下图所示:

电枢或转子

整流子

电刷

轴

场磁铁

某种类型的直流电源

整流子

电刷

轴

美

衽

低

电枢她

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电动机的构成部分

电动机的工作方式不外乎与磁铁和磁性有关：电动机使用磁铁产

生运动。假如您曾经玩过磁铁的话，就懂得所有磁铁都具有如下基本

法则：同极相斥，异极相吸。因此，假如有两根磁铁，并且每根的两

端分别标有“XX”和“XX”，则一根磁铁的XX将会吸住另一根磁铁的

XXo反之，一根磁铁的XX将会排斥另一根磁铁的XX（对于XX,状况

与此相似）。在电动机的内部，就是这些吸引力和排斥力产生了旋转

运动。

在上图中，您可以看到电动机中有两块磁铁：电枢（或转子）是

电磁铁，场磁铁是永久磁铁（场磁铁也可以充当，但在大多数小型电

动机中，人们为了省电而不将其用作电磁铁）。

玩具电动机

此处分解的电动机是在玩具中常见的简易型电动机:

您可以看到这是一种小型电动机，与一毛钱的美元硬币差不多大

小。从外部看，可以看到构成电动机机体的钢构造、一根轴、一

种尼龙端盖和两条电池导线。假如将电动机的电池导线接到手电

筒的电池上，轴就会转动。假如将导线反接，则轴会朝反方向转

动。下面是同一电动机的其他两个视图。（请注意第二个视图中

钢壳一侧的两个槽，稍后您就会明白它们是用来干什么的了）

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龙端盖由构成钢壳的两个簧片固定到位。假如您将簧片往后扳，

就可以释放端盖并将其卸下。在端盖的内部可以看到电动机的电

刷。当电动机旋转时，这些电刷可以将电池中的电能传播到整流

子尼：

电动机的其他部件

轴可以固定电枢和整流子。在这个例子中，电枢是一组。此电动

机中的电枢是一组叠在一起的薄金属片，其三个极中的每个极都绕有

细铜线。每根电线（每个极为一根电线）的两端均焊接在接线端上，

同步三个接线端分别连接在整流子的一种极板上。通过下图您可以以

便地查看电枢、接线端和整流子：

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所有直流电动机的最终一种零件都是场磁铁。此电动机中的场磁

铁由外壳自身以及两片弧形永久磁铁构成:

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每块磁铁的一端卡在外壳上切入的槽中，另一端通过固定夹压在

两块磁铁的其他两端。

电磁铁和电动机

要理解电动机的工作原理，关键是要理解的工作原理。（有关完

整的详细信息，请参见。）

电磁铁是电动机的基础。想象一下这个场景，您即可XX电动机的

内部组件是怎样工作的。例如您按此措施制作了一种简易的电磁铁：

在钉子上卷绕100圈金属线，然后将这颗钉子连接到。连接电池后，

钉子将变成一块磁铁，并且有XX和XX。

目前，拿起这个钉子做成的电磁铁，在它的中间插进一根轴，然

后悬挂在xx蹄形磁铁的中央，如下图所示.假如将电池连接到电磁

铁，使钉子XX的方向与图中所示一致，那么磁学基本法则将会告诉您

会发生什么：电磁铁的XX将与XX蹄形磁铁的XX排斥，并与XX蹄形

磁铁

的XX相吸。电磁铁的XX也以类似的方式发生排斥。钉子将运动

半周，然后在所示的位置停住。

马蹄形磁铁中的电磁铁

您可以发现这半XX的运动不过是由于磁铁自然地互相吸引和排斥

产生的。制造电动机的关键是要更深入，使半XX运动在完毕的那一瞬

间，电磁铁的磁场发生翻转。这种翻转可以使电磁铁完毕另一种半XX

运动。更改电子在电线中的流动方向（让电池掉头就可以实现此目

的）便可以翻转磁场。假如可以在完毕每个半XX运动时的合适时间精

确地翻转电磁铁的磁场，则电动机就可以自山旋转。

电枢、整流子和电刷

继续考察上一页的插图。目前我们用电枢来替代电动机中的钉

子。电枢是一种电磁铁，其制作方式是在金属芯的两个或更XX上卷绕

细线。

电枢带有一种轴，该轴与整流子XX。在右图中，您可以看到同一

电枢的三种不一样视图：前视图、侧视图和后视图。后视图中没有包

括绕组，目的是为了更清晰地展示整流子。您可以发现整流子不过是

与轴连接的一对极板。这些极板分别连接到电磁铁线圈的两个XXo

在电动机中，用于“翻转电场”的部件是

由两个部分构成的：整流子和电刷。

右图显示了整流子和电刷怎样作为一种整

体使电流流向电磁铁，以及怎样在合适的时间

电刷和整流子

翻转电子的流动方向。整流子的触点与电磁铁

的轴相连，使轴可以随磁铁一起旋转。电刷不过是两片与整流子接触

的弹性金属或碳。

电动机组装

将所有这些部件装在一起，您就可以得到一种完整的电动机：

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电枢

本图省略了电枢绕组，以便您以便地查看整流子的运转。要观测

的关键之处在于，当电枢横向移动时，电磁铁的两极会发生翻转。由

于这种翻转，电磁铁的XX会一直位于轴的上方，从而排斥场磁铁的

XX,并吸引场磁铁的XX。

假如您有机会拆开一种小型电动机的话，就会发现其中包括了上

面所述的相似零件：两块小型永久磁铁、一种整流子、两个电刷以及

一种电磁铁（通过在一块金属上绕线制成）。不过，转子几乎总是带

有二个极，而不是本文所示的两极C电动机使用二个极可以带来两个

优势：

使电动机具有更好的动力。在双极电动机中，假如电动机启动

时，电磁铁位于平衡点上，也就是在场磁铁两极之间的完全水平位

置，则您可以想象得到，电枢将“卡”在这个位置。在XX电动机中永

远不会发生这种状况。

在双极电动机中，每当整流子抵达它翻转磁场的位置时，就会使

电池短路（将正极和负极直接相连）半晌。这种短路挥霍了能量，并

且使电池不必要地放电。而XX电动机则同样可以处理这个问题。

根据电动机的大小及其详细用途，您可以使用任意数目的电极。

电动机的应用

环顾一下您的房间，您就会发现到处均有电动机的身影。您可以

尝试展开下面这个有趣的调查：在房间里走一遍，记录一下找到的所

有电动机。从厨房开始，如下位置会使用电动机：

炉子上方和中的风扇

洗涤槽下面的排污器

搅拌机

开罐器

冰箱一一实际卜它有两到二个电动机：一种供压缩机用，一种供

冰箱内部风扇用，尚有一种供制冰机用

混合器

XX中的

甚至烘箱上的时钟也有也许使用了电动机

杂物间中的如下位置使用了电动机:

洗衣机

干燥机

电动螺丝刀

真空吸尘器和微型真空除尘器

电锯

电钻

火炉鼓风机

甚至在浴室也可以找到电动机:

风扇

电动牙刷

吹风机

电动刮胡刀

汽车中也装有某些电动机:

（每个车窗配有一种电动机）

自动调整座位（每个座位配有多达七个电动机）

加热器和散热器的

挡风玻璃雨刷

启动XX

电动天线

此外，其他场所也存在多种各样的电动机：

中有若干个电动机

或中有若干个电动机

中有许多电动机（使用两至三个，加上一至两个风扇使用的电动

机）

大多数运动玩具至少包括一种电动机（例如Tickle-me-Elmo在

振动时使用的电动机）

电子时钟

车库开门装置

鱼缸水泵

在房间里转了一遭后，我记录到多种设备中隐藏有50多种电动

机。每个运动设备都是使用电动机来实现其运动的。

有关电动机（包括怎样自行制作电动机）的更多信息，请查看下

一页上的