所有的电动机都利用了电流的磁效应,当电流流经一根电线时,电线周围形成磁场,这个磁场对永磁体的效果与另一块永磁体对永磁体的效果相同。但磁场是可调节的,产生的磁场的强度,取决于流经电线的电流的强度,以及到电线的距离,磁场的方向取决于电流的方向。电流产生的磁场可以通过形成环状电线来加强。因为这种方式可使磁感应线在环线内更加集中,磁场还可以通过形成许多环线,即形成线圈,并将线圈绕在用可磁化材料制成的棒上,如铁锌,来进一步加强,这样形成的线圈就是电磁体。所有的电动机中都用到电磁体。
电流能产生磁场,但是磁场也能产生电流,这一现象被称为电磁感应,只有变化的磁场才能产生电流。如果一个线圈附近的磁场发生了变化,线圈中就会产生电压,电流也就产生了。这个电流也会产生一个磁场,两个磁场能够相互作用。
有两种主要类型的电动机,直流电动机和交流电动机。顾名思义,直流电动机由直流电驱动电池,或外部电源为及供电。在最简单的直流电动机中,定子是永磁体,转子是一个电磁体,即线圈电流通过碳刷和一个换向器,作用于转动的线圈。由于电流作用于线圈,线圈变成磁体,线圈转动以使自身的磁极,与永磁体的极性保持一致,但是在调制正确的方向前,换向器中电流的极性是相反的,因此线圈继续朝着异性极转动,这是线圈持续转动的原因。电动机中使用几个线圈是很常见的。所以换向器也有几个电极,保证了电动机更平稳的工作,直流电动机的缺点是碳刷会磨损,所以有时需要更换。形成的碳尘力可能造成短路,此外直流电动机的噪音也很大。
另一种主要的电动机类型,是交流电动机,包括同步电动机和异步电动机,在同步电动机中,电流的方向随时间做周期性变化的交流电作用于电动机,交流电要么来自是电供应,要么通过电路产生。如果电子线圈中的电流不在同一个相位交替,一个旋转磁场就产生了。使用电容器或者更多复杂电子元件都会产生相位差。在大多数情况下,转子中有永磁体,但也可能有线圈或者由外部电源提供的直流电驱动,转子的磁体试图跟随定子的旋转磁场,所以它随之一起转动。
同步电动机只能以与驱动它的电流频率对应的速度运转,当同步电动机负荷运行时,转子会落回与定子电极呈特定角度的相位。但是他们都以同样的同步转速运转,如果增加负荷,角度也随之增加。如果突然让电动机高负荷运转,转子和定子的电极会脱离同步状态,电动机停止工作。这些电动机并不是自启动的,他们需要一个启动机制,大多数同步电动机使用感应机制启动,旨在达到同步转速时,才切换到同步模式。
当纯电动车驱动同步电动机时,使用的交流电的频率根据车辆的预期速度实行电子控制,由于在现代纯电动交通工具中,交流电由一个电路中的直流电产生,这些发动机可被看作直流发动机,他们也被称为无刷直流电动机,相比无刷直流电动机,同步电动机的优点是电动机中没有会磨损并产生灰尘的元件,他们的操作很有效率,并且几乎不产生噪音。
一部电动机的工作原理基于感应现象,所以他们也被称为感应电动机,一部电动机也由一个定子和一个转子构成。定子由几个使用交流电的线圈组成,转子可以是一个金属圆柱,也可以是一个短路线圈。短路线圈不需要从外部电源获得电流,一部电动机的工作原理,可分为四个部分。
1、子线圈中的交流电不再同一向内流动,产生了围绕线圈的旋转磁场。
2 、旋转磁场产生了转子中的电流
3、 产生的电流形成另一个围绕转子的磁场
4、 两个磁场相互作用