1. المكونات الأساسية: بناء "الإطار الهيكلي" للقوة الاتجاهية

• الجزء الثابت:باعتباره الجزء الثابت من المحرك، يتكون المحرك بشكل أساسي من أقطاب مغناطيسية رئيسية، وإطار، وفرش. عادةً ما تُلف الأقطاب المغناطيسية الرئيسية بملفات مجال مغناطيسي؛ فعند مرور تيار مستمر عبرها، يتولد مجال مغناطيسي ثابت (بأقطاب N وS متناوبة)، مما يوفر بيئة مناسبة لتأثير القوة على الدوار. تُثبت الفرش على الإطار، حيث يتصل أحد طرفيها بمصدر طاقة تيار مستمر خارجي، بينما يتصل الطرف الآخر بمبدل الدوار، المسؤول عن نقل التيار إليه.
• الدوار (المحرك): يقع داخل المجال المغناطيسي للعضو الثابت، ويمكنه الدوران حول عمود المحرك، ويتكون من قلب مُحرك ولفائف مُحرك. يُصنع قلب المُحرك بتكديس صفائح فولاذ السيليكون لتقليل خسائر التيار الدوامي. تُلفّ لفائف المُحرك في شقوق القلب وفقًا لنمط مُحدد، وتُستخدم كمكون أساسي لتوليد القوة الكهرومغناطيسية من خلال التفاعل بين التيار والمجال المغناطيسي.
• المبدليُعدّ هذا المُحوّل ابتكارًا رئيسيًا في محركات التيار المستمر، إذ يُثبّت على عمود الدوار ويتصل بطرفي لفائف المحرك. ويتكوّن من عدة قطاعات نحاسية معزولة (يتوافق عدد القطاعات النحاسية مع عدد لفات لفائف المحرك). ويعمل كمحوّل لاتجاه التيار، حيث يُغيّر اتجاه التيار في لفائف المحرك آنيًا من خلال التلامس المنزلق مع الفرش.

2. آلية التشغيل: "المنطق الأساسي" لتحقيق الدوران المستمر

• التوليد الاتجاهي للقوة الكهرومغناطيسيةعندما يتدفق تيار مستمر خارجي إلى المُبدِّل عبر الفرش، ثم إلى ملفات المحرك، فإن موصلات ملفات المحرك - الواقعة في المجال المغناطيسي الثابت للعضو الثابت - تتعرض لقوة كهرومغناطيسية وفقًا لقاعدة فليمنج لليد اليسرى. على سبيل المثال، تتعرض الموصلات الواقعة أسفل القطب الشمالي للعضو الثابت لقوة باتجاه اليمين، بينما تتعرض الموصلات الواقعة أسفل القطب الجنوبي لقوة باتجاه اليسار. تُشكل هذه القوى مجتمعةً عزمًا كهرومغناطيسيًا يدفع العضو الدوار للدوران مع عقارب الساعة.
• دالة التبديل للمبدل:عندما يدور الدوار إلى النقطة التي "تتقاطع فيها موصلات ملفات المحرك مع الخط المركزي للأقطاب المغناطيسية للجزء الثابت"، إذا ظل اتجاه التيار دون تغيير، فإن اتجاه المجال المغناطيسي المؤثر على الموصلات سينعكس، مما يتسبب في عكس اتجاه القوة الكهرومغناطيسية ومنع الدوار من الدوران المستمر. عند هذه النقطة، يدور المبدل بشكل متزامن مع الدوار. من خلال تبديل التلامس بين أجزاء النحاس والفرش، فإنه يعكس بدقة اتجاه التيار في الموصل - التيار الذي كان يتدفق في الأصل يتدفق الآن للخارج - مع الحفاظ على نفس اتجاه القوة الكهرومغناطيسية (لا يزال يدفع الدوار للدوران في اتجاه عقارب الساعة). تتكرر هذه الدورة: في كل مرة يدور فيها الدوار 180 درجة، يضبط المبدل اتجاه التيار مرة واحدة، مما يضمن أن الدوار يستقبل دائمًا عزم دوران كهرومغناطيسي في نفس الاتجاه وتمكين الدوران المستمر.

3. الأهمية العملية للمبدأ: تحديد أداء وتطبيقات محركات التيار المستمر