Modo de trabalho:Modo motor:

Direção de conversão de energia: energia elétrica CC → energia mecânica, lei central: regra da mão esquerda (lei de Ampère), descrição do efeito: um condutor eletrificado será submetido à “força eletromagnética” em um campo magnético, levando o condutor (ou bobina) a se mover

2、 Estrutura da chave: o componente central que realiza os efeitos eletromagnéticos
Para garantir a conversão estável da “força eletromagnética”, um motor CC precisa ter os cinco componentes principais a seguir, cada um com funções de intertravamento:

Estator: Fixado dentro do invólucro, geralmente composto de ímãs permanentes (motores de pequena potência) ou enrolamentos de excitação (motores de grande potência), fornecendo um campo magnético estável (campo magnético principal) e servindo como “fonte de campo magnético” para efeitos eletromagnéticos

Rotor: composto por múltiplos conjuntos de bobinas (enrolamentos de armadura) enroladas em torno do núcleo de ferro, que podem girar em torno do eixo central. Modo motor: as bobinas são acionadas para girar por força eletromagnética após serem energizadas;
Modo gerador: A bobina gira para cortar a linha de indução magnética e gerar corrente

Comutador: Uma “estrutura de meio anel” coaxial (composta por vários meios anéis de cobre, com uma quantidade correspondente ao número de voltas do enrolamento da armadura) que resolve o “problema de alternância de direção” da corrente/força eletromotriz quando o rotor gira, garantindo que a saída (ou entrada) seja corrente contínua

Escova elétrica: um componente condutor (geralmente material de grafite) fixado no estator, em contato próximo com a superfície do comutador, para obter conexão de corrente entre o “circuito fixo” (energia/carga externa) e o “circuito rotativo” (enrolamento da armadura)

Casco e eixo: O casco fixa o estator, e o eixo é conectado ao núcleo de ferro do rotor para suportar a rotação do rotor, transmitindo energia mecânica para o exterior (motor elétrico) ou recebendo energia mecânica externa (gerador)

3、 Explicação detalhada do processo de trabalho (tomando como exemplo o “modo motor” mais comum)

O cerne de um motor CC é “manter o rotor girando”, mas se o problema de direção não for resolvido depois que a bobina for energizada no campo magnético, o rotor só “oscilará uma vez” e ficará preso.
A coordenação entre o comutador e a escova elétrica é a chave para resolver este problema, e o processo específico é dividido em quatro etapas:

1. Estado inicial: A bobina é energizada e ativada pela força eletromagnética
A fonte de alimentação CC externa fornece energia ao comutador por meio de escovas elétricas, e a corrente flui para um determinado conjunto de bobinas do rotor (como a bobina AB).
A bobina está no campo magnético fornecido pelo estator (assumindo que a direção do campo magnético é “do polo N para o polo S”), de acordo com a regra da mão esquerda:
O lado AB da bobina (próximo ao polo N) experimentará uma força eletromagnética “para baixo”;
A borda CD da bobina (próxima ao polo S) sofrerá uma força eletromagnética “ascendente”;
Essas duas forças formam um “torque” que faz o rotor girar no sentido horário em torno do eixo de rotação.

2. Nós-chave: A bobina gira 90 ° e o comutador muda a direção da corrente
Quando o rotor gira 90 °, o plano da bobina fica “paralelo” à direção do campo magnético (a borda da bobina não corta a linha de indução magnética) e o torque eletromagnético é 0, mas o rotor continua a girar devido à inércia.
Ao mesmo tempo, o comutador gira sincronizadamente com o rotor, e o meio anel que estava originalmente em contato com a “escova do eletrodo positivo” muda para contato com a “escova do eletrodo negativo”;
O meio anel que estava originalmente conectado ao eletrodo negativo foi trocado para o eletrodo positivo.
Resultado: A direção da corrente na bobina é invertida (como a corrente do lado AB mudando de “A → B” para “B → A”).

3. Rotação contínua: a direção da força eletromagnética permanece consistente
Após a reversão da corrente, a bobina continua a girar (mais de 90°) e a borda da bobina fica novamente no campo magnético.
De acordo com a regra da mão esquerda, embora a direção da corrente tenha mudado, a posição do campo magnético onde a bobina está localizada também mudou (o lado AB agora está mais próximo do polo S, o lado CD mais próximo do polo N) e a direção da força eletromagnética permanece inalterada (ainda fazendo o rotor girar no sentido horário).

4. Loop para frente e para trás: obtenha rotação contínua
A cada rotação de 180° do rotor, o comutador realiza uma “comutação de corrente”;
Troque duas vezes para cada rotação de 360°.
Por meio dessa 'comutação síncrona', a bobina é sempre submetida a um 'torque de acionamento na mesma direção', e o rotor atinge uma rotação contínua e estável, convertendo energia elétrica CC em energia mecânica.