电动机的工作原理基于电磁感应定律和磁场对电流的受力作用,通过定子与转子的相互作用实现电能向机械能的转换。以下是具体分析:
一、核心原理
磁场与电流相互作用 电动机由定子和转子组成。定子绕组通入交流电后产生旋转磁场,转子绕组(或鼠笼式铝框)切割该磁场,根据电磁感应定律产生感应电流,进而形成电磁转矩驱动转子旋转。
左手定则与受力方向
根据左手定则,导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向垂直。例如,在直流电动机中,N极电流受逆时针力矩,S极电流受顺时针力矩,共同推动转子旋转。
二、分类与工作方式
直流电动机
通过直流电源供电,电枢绕组中的电流方向恒定,产生的磁场方向也恒定,因此转子受到的力矩方向始终一致,实现持续旋转。
交流电动机
- 异步电动机: 定子绕组通入交流电产生旋转磁场,转子绕组因切割磁场产生感应电流,形成电磁转矩,转速略低于磁场转速。 - 同步电动机
三、关键结构
定子:包含铁心和绕组,铁心构成磁路,绕组通入电流产生磁场。
转子:铁心与鼠笼式铝框组成,绕组(或铝条)切割定子磁场产生感应电流。
四、能量转换
电动机通过电磁力将电能转化为机械能,输出轴的转速与电源频率、极数及绕组参数相关。交流电动机效率较高,无污染且运行平稳。