Werkmodus:Motormodus:

Richting van de energieomzetting: gelijkstroom-elektrische energie → mechanische energie, kernwet: linkerhandregel (wet van Ampère), effectbeschrijving: een geëlektrificeerde geleider wordt onderworpen aan een “elektromagnetische kracht” in een magnetisch veld, waardoor de geleider (of spoel) in beweging komt

2. Sleutelstructuur: de kerncomponent die elektromagnetische effecten realiseert
Om een ​​stabiele omzetting van de ‘elektrische magnetische kracht’ te garanderen, moet een gelijkstroommotor de volgende vijf kerncomponenten hebben, elk met een in elkaar grijpende functie:

Stator: Vast in de behuizing, meestal samengesteld uit permanente magneten (kleine krachtmotoren) of excitatiewikkelingen (grote krachtmotoren), die een stabiel magnetisch veld (hoofdmagneetveld) leveren en dienen als de “bron van magnetische velden” voor elektromagnetische effecten

Rotor: samengesteld uit meerdere sets spoelen (ankerwikkelingen) die rond de ijzeren kern zijn gewikkeld en rond de centrale as kunnen draaien. Motormodus: de spoelen worden na activering door elektromagnetische kracht in beweging gebracht;
Generatormodus: de spoel draait om de magnetische inductielijn te doorbreken en stroom te genereren

Commutator: Een coaxiale “halve ringstructuur” (bestaande uit meerdere koperen halve ringen, met een hoeveelheid die overeenkomt met het aantal windingen van de ankerwikkeling) die het “richtingswisselingsprobleem” van de stroom/elektromotorische kracht oplost wanneer de rotor draait, en ervoor zorgt dat de uitvoer (of invoer) gelijkstroom is

Elektrische borstel: een geleidend onderdeel (meestal grafietmateriaal) dat op de stator is bevestigd, in nauw contact met het oppervlak van de commutator, om een ​​stroomverbinding te creëren tussen het “vaste circuit” (externe voeding/belasting) en het “roterende circuit” (ankerwikkeling).

Behuizing en as: De behuizing bevestigt de stator en de as is verbonden met de ijzeren kern van de rotor om de rotatie van de rotor te ondersteunen, mechanische energie naar buiten over te brengen (elektromotor) of externe mechanische energie te ontvangen (generator)

3. Gedetailleerde uitleg van het werkproces (met de meest voorkomende “motormodus” als voorbeeld)

De kern van een gelijkstroommotor is om "de rotor draaiende te houden". Als het richtingsprobleem echter niet wordt opgelost nadat de spoel onder spanning staat in het magnetische veld, zal de rotor slechts "één keer zwaaien" en vastlopen.
De coördinatie tussen de commutator en de elektrische borstel is de sleutel tot het oplossen van dit probleem. Het specifieke proces is verdeeld in vier stappen:

1. Begintoestand: De spoel wordt aangezet en geactiveerd door elektromagnetische kracht
De externe DC-voeding levert stroom aan de commutator via elektrische borstels, en de stroom vloeit door een bepaald aantal spoelen van de rotor (bijvoorbeeld spoel AB).
De spoel bevindt zich in het magnetische veld dat door de stator wordt geleverd (ervan uitgaande dat de richting van het magnetische veld “van N-pool naar Z-pool” is), volgens de linkerhandregel:
De AB-zijde van de spoel (dichtbij de N-pool) zal een ‘neerwaartse’ elektromagnetische kracht ervaren;
De CD-rand van de spoel (dichtbij de Z-pool) zal een “opwaartse” elektromagnetische kracht ervaren;
Deze twee krachten vormen een ‘koppel’ dat de rotor met de klok mee rond de rotatieas laat draaien.

2. Belangrijkste knooppunten: De spoel draait 90° en de commutator schakelt de stroomrichting om
Wanneer de rotor 90° draait, is het spoelvlak "parallel" aan de richting van het magnetische veld (de spoelrand snijdt de magnetische inductielijn niet) en is het elektromagnetische koppel 0, maar de rotor blijft draaien vanwege de traagheid.
Tegelijkertijd draait de commutator synchroon met de rotor en schakelt de halve ring die oorspronkelijk in contact stond met de “positieve elektrodeborstel” over naar contact met de “negatieve elektrodeborstel”;
De halve ring die oorspronkelijk aan de negatieve elektrode was bevestigd, is omgeschakeld naar de positieve elektrode.
Resultaat: De richting van de stroom in de spoel wordt omgekeerd (bijvoorbeeld de stroom aan de AB-zijde verandert van “A → B” naar “B → A”).

3. Continue rotatie: de richting van de elektromagnetische kracht blijft consistent
Nadat de stroom omkeert, blijft de spoel draaien (meer dan 90°) en bevindt de rand van de spoel zich weer in het magnetische veld.
Volgens de regel van de linkerhand is de richting van de stroom veranderd, maar de positie van het magnetische veld waar de spoel zich bevindt is ook veranderd (de AB-zijde ligt nu dichter bij de Z-pool, de CD-zijde ligt dichter bij de N-pool). De richting van de elektromagnetische kracht blijft onveranderd (de rotor draait nog steeds met de klok mee).

4. Heen en weer lussen: een continue rotatie bereiken
Voor elke 180° rotatie van de rotor voert de commutator een “stroomomschakeling” uit;
Wissel twee keer per 360° rotatie.
Door deze ‘synchrone schakeling’ wordt de spoel altijd onderworpen aan een ‘gelijke aandrijfkoppel’ en bereikt de rotor een continue en stabiele rotatie, waardoor uiteindelijk de gelijkstroomenergie wordt omgezet in mechanische energie.