Mode de fonctionnement :Mode moteur :

Sens de conversion d'énergie : énergie électrique continue → énergie mécanique, loi fondamentale : règle de la main gauche (loi d'Ampère), description de l'effet : un conducteur électrifié sera soumis à une « force électromagnétique » dans un champ magnétique, entraînant le conducteur (ou la bobine) à se déplacer

2. Structure clé : le composant principal qui réalise les effets électromagnétiques
Pour assurer une conversion stable de la « force électromagnétique », un moteur à courant continu doit comporter les cinq composants principaux suivants, chacun doté de fonctions interdépendantes :

Stator : Fixé à l'intérieur du boîtier, généralement composé d'aimants permanents (moteurs de petite puissance) ou d'enroulements d'excitation (moteurs de grande puissance), fournissant un champ magnétique stable (champ magnétique principal) et servant de « source de champ magnétique » pour les effets électromagnétiques

Rotor : composé de plusieurs jeux de bobines (enroulements d'induit) enroulés autour du noyau de fer, qui peuvent tourner autour de l'axe central. Mode moteur : les bobines sont entraînées en rotation par la force électromagnétique après avoir été alimentées.
Mode générateur : La bobine tourne pour couper la ligne d'induction magnétique et générer du courant

Commutateur : Une « structure en demi-anneau » coaxiale (composée de plusieurs demi-anneaux en cuivre, dont la quantité correspond au nombre de tours de l'enroulement d'induit) qui résout le « problème d'alternance de direction » du courant/force électromotrice lorsque le rotor tourne, garantissant que la sortie (ou l'entrée) est un courant continu

Balai électrique : composant conducteur (généralement en graphite) fixé sur le stator, en contact étroit avec la surface du collecteur, pour réaliser une connexion de courant entre le « circuit fixe » (alimentation/charge externe) et le « circuit rotatif » (enroulement d'induit)

Coque et arbre : La coque fixe le stator et l'arbre est relié au noyau de fer du rotor pour supporter la rotation du rotor, transmettant l'énergie mécanique à l'extérieur (moteur électrique) ou recevant de l'énergie mécanique externe (générateur)

3、 Explication détaillée du processus de fonctionnement (en prenant comme exemple le « mode moteur » le plus courant)

Le cœur d’un moteur à courant continu est de « maintenir le rotor en rotation », mais si le problème de direction n’est pas résolu après que la bobine soit alimentée dans le champ magnétique, le rotor ne « oscillera qu’une fois » et restera bloqué.
La coordination entre le commutateur et la brosse électrique est la clé pour résoudre ce problème, et le processus spécifique est divisé en quatre étapes :

1. État initial : La bobine est alimentée et activée par la force électromagnétique
L'alimentation CC externe alimente le commutateur via des balais électriques et le courant circule dans un certain ensemble de bobines du rotor (comme la bobine AB).
La bobine est dans le champ magnétique fourni par le stator (en supposant que la direction du champ magnétique est « du pôle N au pôle S »), selon la règle de la main gauche :
Le côté AB de la bobine (près du pôle N) subira une force électromagnétique « vers le bas » ;
Le bord CD de la bobine (près du pôle S) subira une force électromagnétique « vers le haut » ;
Ces deux forces forment un « couple » qui entraîne le rotor à tourner dans le sens des aiguilles d’une montre autour de l’axe de rotation.

2. Nœuds clés : La bobine tourne à 90° et le commutateur inverse le sens du courant
Lorsque le rotor tourne à 90°, le plan de la bobine est « parallèle » à la direction du champ magnétique (le bord de la bobine ne coupe pas la ligne d'induction magnétique) et le couple électromagnétique est nul, mais le rotor continue de tourner en raison de l'inertie.
En même temps, le commutateur tourne de manière synchrone avec le rotor, et le demi-anneau qui était à l'origine en contact avec le « balai d'électrode positive » passe en contact avec le « balai d'électrode négative » ;
Le demi-anneau qui était à l'origine connecté à l'électrode négative a été commuté sur l'électrode positive.
Résultat : Le sens du courant dans la bobine est inversé (par exemple, le courant côté AB passe de « A → B » à « B → A »).

3. Rotation continue : la direction de la force électromagnétique reste constante
Après l'inversion du courant, la bobine continue de tourner (plus de 90°) et le bord de la bobine se retrouve à nouveau dans le champ magnétique.
Selon la règle de la main gauche, bien que la direction du courant ait changé, la position du champ magnétique où se trouve la bobine a également changé (côté AB maintenant plus proche du pôle S, côté CD plus proche du pôle N), et la direction de la force électromagnétique reste inchangée (entraînant toujours le rotor à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre).

4. Boucle d'avant en arrière : obtenir une rotation continue
Pour chaque rotation de 180° du rotor, le commutateur effectue une « commutation de courant » ;
Commutez deux fois pour chaque rotation de 360°.
Grâce à cette « commutation synchrone », la bobine est toujours soumise à un « couple d'entraînement dans le même sens » et le rotor réalise une rotation continue et stable, convertissant finalement l'énergie électrique continue en énergie mécanique.