Modo de trabajo:Modo motor:

Dirección de conversión de energía: energía eléctrica de CC → energía mecánica, ley fundamental: regla de la mano izquierda (ley de Ampere), descripción del efecto: un conductor electrificado estará sujeto a una “fuerza electromagnética” en un campo magnético, lo que hará que el conductor (o bobina) se mueva.

2、 Estructura clave: el componente central que realiza los efectos electromagnéticos
Para garantizar una conversión estable de la “fuerza electromagnética”, un motor de CC debe tener los siguientes cinco componentes principales, cada uno con funciones interconectadas:

Estator: Fijo dentro de la carcasa, generalmente compuesto de imanes permanentes (motores de pequeña potencia) o devanados de excitación (motores de gran potencia), que proporciona un campo magnético estable (campo magnético principal) y sirve como “fuente de campo magnético” para efectos electromagnéticos.

Rotor: compuesto por múltiples conjuntos de bobinas (devanados de inducido) enrolladas alrededor del núcleo de hierro, que pueden girar alrededor del eje central. Modo motor: las bobinas giran mediante fuerza electromagnética tras ser energizadas.
Modo generador: La bobina gira para cortar la línea de inducción magnética y generar corriente.

Conmutador: Una “estructura de medio anillo” coaxial (compuesta por múltiples medios anillos de cobre, con una cantidad que coincide con el número de vueltas del devanado del inducido) que resuelve el “problema de alternancia de dirección” de la corriente/fuerza electromotriz cuando el rotor gira, asegurando que la salida (o entrada) sea corriente continua

Escobilla eléctrica: un componente conductor (generalmente material de grafito) fijado en el estator, en estrecho contacto con la superficie del conmutador, para lograr la conexión de corriente entre el “circuito fijo” (alimentación/carga externa) y el “circuito giratorio” (devanado del inducido).

Carcasa y eje: La carcasa fija el estator y el eje está conectado al núcleo de hierro del rotor para soportar la rotación del rotor, transmitiendo energía mecánica al exterior (motor eléctrico) o recibiendo energía mecánica externa (generador).

3、 Explicación detallada del proceso de trabajo (tomando como ejemplo el “modo motor” más común)

El núcleo de un motor de CC es “mantener el rotor girando”, pero si el problema de dirección no se resuelve después de que la bobina se energiza en el campo magnético, el rotor solo “oscilará una vez” y se atascará.
La coordinación entre el conmutador y la escobilla eléctrica es la clave para solucionar este problema, y ​​el proceso específico se divide en cuatro pasos:

1. Estado inicial: La bobina está encendida y activada por fuerza electromagnética.
La fuente de alimentación de CC externa suministra energía al conmutador a través de escobillas eléctricas y la corriente fluye hacia un determinado conjunto de bobinas del rotor (como la bobina AB).
La bobina está en el campo magnético proporcionado por el estator (asumiendo que la dirección del campo magnético es “del polo N al polo S”), de acuerdo con la regla de la mano izquierda:
El lado AB de la bobina (cerca del polo N) experimentará una fuerza electromagnética “hacia abajo”;
El borde CD de la bobina (cerca del polo S) experimentará una fuerza electromagnética “ascendente”;
Estas dos fuerzas forman un “par” que impulsa el rotor a girar en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje de rotación.

2. Nodos clave: La bobina gira 90° y el conmutador cambia la dirección de la corriente.
Cuando el rotor gira 90°, el plano de la bobina es “paralelo” a la dirección del campo magnético (el borde de la bobina no corta la línea de inducción magnética) y el par electromagnético es 0, pero el rotor continúa girando debido a la inercia.
Al mismo tiempo, el conmutador gira sincrónicamente con el rotor, y el medio anillo que originalmente estaba en contacto con el “escobilla del electrodo positivo” cambia a contacto con el “escobilla del electrodo negativo”;
El medio anillo que originalmente estaba conectado al electrodo negativo se ha cambiado al electrodo positivo.
Resultado: La dirección de la corriente en la bobina se invierte (por ejemplo, la corriente del lado AB cambia de “A → B” a “B → A”).

3. Rotación continua: La dirección de la fuerza electromagnética permanece constante.
Después de que la corriente se invierte, la bobina continúa girando (más de 90°) y el borde de la bobina vuelve a estar en el campo magnético.
De acuerdo con la regla de la mano izquierda, aunque la dirección de la corriente ha cambiado, la posición del campo magnético donde se encuentra la bobina también ha cambiado (el lado AB ahora está más cerca del polo S, el lado CD está más cerca del polo N) y la dirección de la fuerza electromagnética permanece sin cambios (aún impulsando el rotor a girar en el sentido de las agujas del reloj).

4. Bucle de ida y vuelta: lograr una rotación continua
Por cada rotación de 180° del rotor, el conmutador realiza una “conmutación de corriente”;
Cambie dos veces por cada rotación de 360°.
A través de esta "conmutación sincrónica", la bobina siempre está sujeta a un "par de accionamiento en la misma dirección" y el rotor logra una rotación continua y estable, convirtiendo en última instancia la energía eléctrica de CC en energía mecánica.