تنتج المحركات الكهربائية قوة خطية أو دورانية (عزم دوران) تهدف إلى دفع بعض الآليات الخارجية ، مثل المروحة أو المصعد. تم تصميم المحرك الكهربائي بشكل عام للدوران المستمر ، أو للحركة الخطية على مسافة كبيرة مقارنة بحجمه. الملفات اللولبية المغناطيسية هي أيضًا محولات طاقة تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية ، ولكنها يمكن أن تنتج حركة على مسافة محدودة فقط.
تعتبر المحركات الكهربائية أكثر كفاءة من المحرك الرئيسي الآخر المستخدم في الصناعة والنقل ، محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ؛ عادةً ما تكون المحركات الكهربائية أكثر كفاءة من 95٪ بينما تكون كفاءة محركات الاحتراق الداخلي أقل من 50٪. كما أنها خفيفة الوزن ، وأصغر حجمًا ماديًا ، وأبسط ميكانيكيًا وأرخص في بنائها ، ويمكن أن توفر عزم دوران فوريًا وثابتًا بأي سرعة ، ويمكن تشغيلها على الكهرباء المولدة من مصادر متجددة ولا تستنفد الكربون في الغلاف الجوي. لهذه الأسباب ، تحل المحركات الكهربائية محل الاحتراق الداخلي في النقل والصناعة ، على الرغم من أن استخدامها في السيارات مقيد حاليًا بالتكلفة العالية والوزن المرتفع للبطاريات التي يمكن أن توفر نطاقًا كافيًا بين الشحنات.
تعمل المحركات الكهربائية على ثلاثة مبادئ فيزيائية متميزة: المغناطيسية والكهرباء الساكنة والكهرباء الانضغاطية.
في المحركات المغناطيسية ، تتشكل المجالات المغناطيسية في كل من العضو الدوار والجزء الثابت. ينتج عن المنتج بين هذين الحقلين قوة ، وبالتالي عزم دوران على عمود المحرك. يجب أن يتغير أحد هذين الحقلين أو كليهما مع دوران الدوار. يتم ذلك عن طريق تشغيل وإيقاف القطبين في الوقت المناسب ، أو تغيير قوة العمود.
الأنواع الرئيسية هي محركات التيار المستمر ومحركات التيار المتردد ، مع استبدال الأخير بمحركات التيار المتردد.
محركات التيار المتردد الكهربائية إما غير متزامنة أو متزامنة.
بمجرد البدء ، يتطلب المحرك المتزامن التزامن مع سرعة المجال المغناطيسي المتحرك لجميع ظروف عزم الدوران العادية.
في الآلات المتزامنة ، يجب توفير المجال المغناطيسي بوسائل أخرى غير الحث ، مثل من اللفات المثارة بشكل منفصل أو المغناطيس الدائم.
المحرك ذو القدرة الكسرية إما له تصنيف أقل من حوالي 1 حصان (0.746 كيلو واط) ، أو يتم تصنيعه بحجم إطار قياسي أصغر من محرك 1 حصان قياسي. توجد العديد من المحركات المنزلية والصناعية في فئة القدرة الكسرية.
يحتوي محرك DC الذي تم تبديله على مجموعة من اللفات الدوارة ملفوفة على عضو الإنتاج المثبت على عمود دوار. يحمل العمود أيضًا المبدل ، وهو مفتاح كهربائي دوار طويل الأمد يعكس بشكل دوري تدفق التيار في لفات الجزء المتحرك أثناء دوران العمود. وبالتالي ، فإن كل محرك DC مصقول له تيار متردد يتدفق عبر لفاته الدوارة. يتدفق التيار من خلال زوج واحد أو أكثر من الفرش التي تحمل على المبدل ؛ تقوم الفرش بتوصيل مصدر خارجي للطاقة الكهربائية بحديد التسليح الدوار.
يتكون المحرك الدوار من ملف أو أكثر من لفائف الأسلاك حول قلب مغناطيسي مغنطيسي "ناعم" مغنطيسي. يتدفق التيار من الفرش عبر المبدل وملف واحد من المحرك ، مما يجعله مغناطيسًا مؤقتًا (مغناطيس كهربائي). يتفاعل المجال المغناطيسي الذي ينتجه المحرك مع مجال مغناطيسي ثابت ينتج إما عن طريق PMs أو ملف آخر (ملف مجال) ، كجزء من إطار المحرك. تميل القوة بين المجالين المغناطيسيين إلى تدوير عمود المحرك. يقوم المبدل بتحويل الطاقة إلى الملفات أثناء دوران الدوار ، مما يحافظ على الأقطاب المغناطيسية للدوار من المحاذاة الكاملة للأقطاب المغناطيسية للحقل الثابت ، بحيث لا يتوقف الدوار أبدًا (كما تفعل إبرة البوصلة) ، بل يستمر بالدوران ما دامت القوة مطبقة.
ترجع العديد من قيود محرك التيار المستمر الكلاسيكي إلى الحاجة إلى الفرش للضغط على المبدل. هذا يخلق الاحتكاك. يتم إنشاء الشرر بواسطة الفرشاة التي تصنع وتكسر الدوائر من خلال ملفات الدوار حيث تعبر الفرشاة الفجوات العازلة بين أقسام المبدل. اعتمادًا على تصميم المبدل ، قد يشمل ذلك الفرش التي تقصر الأجزاء المجاورة معًا - وبالتالي ينتهي الملف - للحظات أثناء عبور الفجوات. علاوة على ذلك ، يؤدي تحريض ملفات الدوار إلى ارتفاع الجهد عبر كل منها عند فتح دائرتها ، مما يزيد من شرارة الفرشاة.
يحد هذا الشرر من السرعة القصوى للآلة ، حيث سيؤدي الشرر السريع جدًا إلى ارتفاع درجة حرارة المبدل أو تآكله أو حتى إذابته. تحد الكثافة الحالية لكل وحدة مساحة للفرش ، بالإضافة إلى مقاومتها ، من إخراج المحرك. يؤدي صنع وفصل التلامس الكهربائي أيضًا إلى حدوث ضوضاء كهربائية ؛ شرارة يولد RFI. تتآكل الفرشاة في النهاية وتتطلب الاستبدال ، ويخضع المبدل نفسه للتآكل والصيانة (على المحركات الكبيرة) أو الاستبدال (على المحركات الصغيرة). يعد تجميع المبدل على محرك كبير عنصرًا مكلفًا ، ويتطلب تجميعًا دقيقًا للعديد من الأجزاء. في المحركات الصغيرة ، عادةً ما يتم دمج المبدل بشكل دائم في الدوار ، لذلك يتطلب استبداله عادةً استبدال الدوار بالكامل.
