Så fungerar en dcmotor
Tesla patent 381.968
Nedan en dcmotor från en printer som också har en positionssensor monterad på sig, så att det går att avläsa exakt position eller hastighet.
Magnet
Beroende på vilken sida av magneten vi vänder mot den andra magneten så antingen attraherar de varandra (attraherar=attraktiv, dra till sig) eller repellerar de varandra (stöter ifrån). I nedan bild attraherar magneterna varandra. De smäller ihop om de kommer tillräckligt nära, eller hur? Men syd mot syd eller norr mot norr kommer inte vilja sitta ihop. Visst är det så?
Om man tänker sig en mitt-magnet som roterar - vi kallar magneten i mitten för rotor (roterar, snurrar) och magneterna vid sidan om för stator (statiska, fixa) - så i nedan bild kommer nord attraheras av syd och syd attraheras av nord. Vår rotor kommer rotera medurs.
I nedan bild repellerar syd mot syd och nord mot nord. Vår rotor kommer rotera medurs.
Elektromagnet
1820 upptäkte danske vetenskapsmannen Hans Christian Ørsted sambandet mellan elektricitet och magnetism och 5 år senare konstruerade britten William Sturgeon den förste elektromagneten (bild nedan). 50 år senare började Tesla bygga sina motorer som utnyttjade elektromaneter (bild överst på sidan).
En elektromagnet kan enkelt skapas med en järnstav med isolerad (lackerad) koppartråd lindad runt sig. I koppartråden kör vi in en ström. Beroende på riktning på ström och riktning på lindning får vi anting en nord-syd -magnet eller en syd-nord -magnet.
I nedan attraherar elektromagnetens nord magnetens syd-sida och elektromagnetens syd attraherar magnetens nordsida. Vår rotor kommer rotera medurs.
Om vi vänder på polariteten så repellerar istället elektromagneten och magneterna varandra. Vi ser konturer här till vår motor! Vår rotor kommer rotera medurs.
En enkel DC -motor
Vi måste fixa något smart sätt att vända på polariteten automatiskt. Detta gör vi genom att uppfinna en kommutator, som fångar upp spänningen från några borst. I nedan flyter strömmen så att syd repellerar syd och nord repellerar nord. Vår rotor roterar medurs och med rotorn roterar kommutatorn.
I nedan bild ligger strömmen kvar i denna riktning men efter att ha snurrat en kvarts varv börjar syd attrahera nord och nord attrahera syd, därför att det är de nya polerna som magneten är närmast.
I nedan har motorn snurrat ytterligare en kvarts varv och nu har polariteten skiftat här, så att nord repellerar nord och syd repellerar syd.
Och så här fortsätter det i all evighet. Motorn snurrar runt.
Nedan en mer detaljerad verklig bild.
Bilden ovan visar insidan av en DC -motor med borst. Typiskt en sådan som finns i leksaker och enklare sammanhang. Bild från wikipedia | Licens
Nedan kommutatorn i en damsugarmotor.
Kommutator i en universalmotor från en dammsugare. Delar: (A) kommutator, (B) borste, (C) rotorlindningar, (D) stator, (E) hållare för borstar, (F) fältlindningar. (Bild public domain från wikipedia)
En typiskt DC -motor med växellåda
Varvtalsreglera en dcmotor med h-bryggan L293
Varvtalsreglera en dcmotor med en motorshield