โหมดการทำงาน :โหมดมอเตอร์:

ทิศทางการแปลงพลังงาน: พลังงานไฟฟ้ากระแสตรง → พลังงานกล กฎแกนกลาง: กฎมือซ้าย (กฎของแอมแปร์) คำอธิบายผล: ตัวนำไฟฟ้าจะถูก "บังคับด้วยไฟฟ้า" ในสนามแม่เหล็ก ขับเคลื่อนตัวนำ (หรือขดลวด) ให้เคลื่อนที่

2. โครงสร้างหลัก: ส่วนประกอบหลักที่ทำให้เกิดผลทางแม่เหล็กไฟฟ้า
เพื่อให้แน่ใจว่าการแปลง "แรงแม่เหล็กไฟฟ้า" มีความเสถียร มอเตอร์ DC จะต้องมีส่วนประกอบหลัก 5 ส่วนดังต่อไปนี้ โดยแต่ละส่วนจะมีฟังก์ชันที่ประสานกัน:

สเตเตอร์: ติดตั้งอยู่ภายในตัวเรือน โดยทั่วไปประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร (มอเตอร์กำลังขนาดเล็ก) หรือขดลวดกระตุ้น (มอเตอร์กำลังขนาดใหญ่) ที่ให้สนามแม่เหล็กที่เสถียร (สนามแม่เหล็กหลัก) และทำหน้าที่เป็น "แหล่งสนามแม่เหล็ก" สำหรับเอฟเฟกต์แม่เหล็กไฟฟ้า

โรเตอร์: ประกอบด้วยขดลวดหลายชุด (ขดลวดอาร์เมเจอร์) พันรอบแกนเหล็ก ซึ่งสามารถหมุนรอบแกนกลางได้ โหมดมอเตอร์: ขดลวดจะถูกขับเคลื่อนให้หมุนด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าหลังจากได้รับพลังงาน
โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: ขดลวดหมุนเพื่อตัดสายเหนี่ยวนำแม่เหล็กและสร้างกระแสไฟฟ้า

คอมมิวเตเตอร์: โครงสร้าง “วงแหวนครึ่งวง” แบบโคแอกเซียล (ประกอบด้วยวงแหวนครึ่งวงทองแดงหลายวง โดยมีปริมาณที่ตรงกับจำนวนรอบของขดลวดอาร์เมเจอร์) ซึ่งช่วยแก้ “ปัญหาการสลับทิศทาง” ของกระแสไฟฟ้า/แรงเคลื่อนไฟฟ้าเมื่อโรเตอร์หมุน โดยรับรองว่าเอาต์พุต (หรืออินพุต) เป็นกระแสตรง

แปรงไฟฟ้า: ส่วนประกอบตัวนำไฟฟ้า (โดยปกติเป็นวัสดุกราไฟต์) ติดอยู่บนสเตเตอร์ โดยสัมผัสใกล้ชิดกับพื้นผิวของคอมมิวเตเตอร์ เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อกระแสไฟฟ้าระหว่าง "วงจรคงที่" (พลังงานภายนอก/โหลด) และ "วงจรหมุน" (ขดลวดอาร์เมเจอร์)

เปลือกและเพลา: เปลือกจะยึดสเตเตอร์ไว้ และเพลาจะเชื่อมต่อกับแกนเหล็กของโรเตอร์เพื่อรองรับการหมุนของโรเตอร์ โดยส่งพลังงานกลออกสู่ภายนอก (มอเตอร์ไฟฟ้า) หรือรับพลังงานกลจากภายนอก (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า)

3. คำอธิบายโดยละเอียดของกระบวนการทำงาน (โดยใช้ “โหมดมอเตอร์” ที่พบบ่อยที่สุดเป็นตัวอย่าง)

แกนหลักของมอเตอร์ DC คือการ “รักษาให้โรเตอร์หมุน” แต่หากปัญหาทิศทางไม่ได้รับการแก้ไขหลังจากที่ขดลวดได้รับพลังงานในสนามแม่เหล็ก โรเตอร์จะ “แกว่งเพียงครั้งเดียว” และติดขัด
การประสานงานระหว่างคอมมิวเตเตอร์และแปรงไฟฟ้าถือเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ไขปัญหานี้ และกระบวนการเฉพาะแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน:

1. สถานะเริ่มต้น: คอยล์เปิดอยู่และเปิดใช้งานด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟ DC ภายนอกจะจ่ายไฟให้กับคอมมิวเตเตอร์ผ่านแปรงไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าจะไหลเข้าไปในขดลวดชุดหนึ่งของโรเตอร์ (เช่น ขดลวด AB)
ขดลวดจะอยู่ในสนามแม่เหล็กที่สเตเตอร์สร้างขึ้น (โดยถือว่าทิศทางของสนามแม่เหล็กคือ "จากขั้ว N ไปยังขั้ว S") ตามกฎมือซ้าย:
ด้าน AB ของขดลวด (ใกล้ขั้ว N) จะได้รับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า “ลง”
ขอบซีดีของคอยล์ (ใกล้ขั้ว S) จะได้รับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า “ขึ้น”
แรงทั้งสองนี้ก่อให้เกิด “แรงบิด” ที่ขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุนตามเข็มนาฬิกาตามแกนหมุน

2. โหนดหลัก: คอยล์หมุน 90 ° และคอมมิวเตเตอร์จะสลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
เมื่อโรเตอร์หมุน 90° ระนาบขดลวดจะ “ขนาน” กับทิศทางของสนามแม่เหล็ก (ขอบขดลวดไม่ตัดเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) และแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะเท่ากับ 0 แต่โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไปเนื่องจากความเฉื่อย
ในเวลาเดียวกัน คอมมิวเตเตอร์จะหมุนแบบซิงโครนัสกับโรเตอร์ และวงแหวนครึ่งหนึ่งที่สัมผัสกับ “แปรงอิเล็กโทรดบวก” เดิมจะเปลี่ยนมาสัมผัสกับ “แปรงอิเล็กโทรดลบ”
ครึ่งวงแหวนที่เดิมเชื่อมต่อกับขั้วลบได้ถูกสลับไปที่ขั้วบวกแล้ว
ผลลัพธ์: ทิศทางของกระแสในขดลวดจะกลับด้าน (เช่น กระแสด้าน AB เปลี่ยนจาก “A → B” เป็น “B → A”)

3. การหมุนอย่างต่อเนื่อง: ทิศทางของแรงแม่เหล็กไฟฟ้ายังคงสม่ำเสมอ
หลังจากกระแสไฟฟ้าย้อนกลับ ขดลวดจะยังคงหมุนต่อไป (มากกว่า 90 °) และขอบขดลวดจะอยู่ในสนามแม่เหล็กอีกครั้ง
ตามกฎมือซ้าย แม้ว่าทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป แต่ตำแหน่งของสนามแม่เหล็กที่คอยล์ตั้งอยู่ก็เปลี่ยนไปด้วย (ด้าน AB จะอยู่ใกล้กับขั้ว S และด้าน CD จะอยู่ใกล้กับขั้ว N) และทิศทางของแรงแม่เหล็กไฟฟ้ายังคงไม่เปลี่ยนแปลง (ยังคงขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุนตามเข็มนาฬิกา)

4. หมุนกลับไปกลับมา: บรรลุการหมุนอย่างต่อเนื่อง
สำหรับการหมุนโรเตอร์ทุกๆ 180 ° คอมมิวเตเตอร์จะทำการ "สลับกระแส" เสร็จสมบูรณ์
สลับสองครั้งทุกๆ การหมุน 360°
ผ่านการ 'สลับแบบซิงโครนัส' นี้ ขดลวดจะได้รับแรงบิดในการขับเคลื่อน 'ทิศทางเดียวกัน' เสมอ และโรเตอร์จะหมุนอย่างต่อเนื่องและเสถียร สุดท้ายแปลงพลังงานไฟฟ้า DC ให้เป็นพลังงานกล