Hoe werkt een elektromotor? Eenvoudige uitleg
Met de komst van e-mobiliteit wordt het onderwerp van elektromotoren ook steeds belangrijker. Maar hoe werkt zo'n motor? We leggen het je in dit artikel uit.
Hoe werkt een elektromotor? Magnetische velden en Lorentz-kracht verklaard
De elektromotor maakt gebruik van een essentiële natuurkracht - de Lorentz-kracht. We zullen uitleggen hoe dit werkt en waarom een elektromotor dit kan doen op basis van vereenvoudigde basisprincipes voordat we in de bouw gaan.
- Elke magneet heeft twee polen: de noordpool en de zuidpool. De magnetische krachten werken altijd van het noorden naar de zuidpool en op zogenaamde ferromagnetische stoffen (kobalt, ijzer, nikkel).
- Vaste materialen zoals ijzer worden altijd aangetrokken door een magneet. Als er twee magneten aanwezig zijn, geldt echter het volgende: dezelfde polen stoten elkaar af (zuid- en zuidpolen, noord- en noordpolen) - verschillende polen trekken elkaar aan (zuid- en noordpolen).
- Elektriciteit heeft ook twee verschillende polen. Er is hier een plus- en minpool. Dit wordt elektrische lading genoemd. Plus betekent dat een deeltje positief geladen is. Min betekent dat een deeltje negatief is geladen.
- Het effect binnen een magnetisch veld op een lading (plus of min) wordt de Lorentz-kracht genoemd. Simpel gezegd: de magnetische noordpool stoot de plus-lading af en trekt de min-lading aan. De magnetische zuidpool trekt de plus-lading aan en stoot de min-lading af.
- Elke elektromotor is hierop gebaseerd. Het maakt gebruik van het magnetische effect van een permanente magneet op een elektromagneet (die wordt bekrachtigd en een lading heeft).
Structuur en functie van de motor
- De zogenaamde stator bevindt zich onder de behuizing van een elektromotor. Het bestaat uit een stabiel magnetisch veld (permanente magneet). Dit betekent dat de noord- en zuidpool een vaste plaats hebben en niet variabel zijn.
- De rotor (lat. Rotare = turn) bevindt zich in de motor zelf en is bevestigd aan een as en daarom draaibaar. Het elektrische magnetische veld verandert voortdurend: de noord- en zuidpool wisselen van plaats. De rotor is omgeven door de stator.
- Het anker is de ijzeren kern van de rotor. De spoelen van de rotor, waardoor de stroom vloeit, worden eromheen gewikkeld. Het veranderende magnetische veld wordt opgebouwd met behulp van deze spoelen. Als het anker een permanente magneet is, zijn er geen spoelen.
- De commutator (ook wel een poolwisselaar genoemd) bevindt zich op de as van de rotor. De stroom vloeit erdoorheen. De taak van de commutator is om het magnetische veld van de rotor te draaien en dus de polen uit te wisselen. Dit gebeurt altijd wanneer een bepaalde positie wordt bereikt. Schuifcontacten zijn bevestigd aan de commutator, die de rotor van stroom voorziet.
- Als de elektrische motor nu wordt bekrachtigd, bouwt het magnetische veld zich op in de rotor. Alleen dan wordt het een roterende elektromagneet.
- Volgens het hierboven beschreven principe dat dezelfde polen elkaar altijd afstoten, begint de rotor te draaien. De commutator stelt het elektromagnetische veld van de rotor altijd zo in dat de noordpool van de rotor en de noordpool van de stator (analoog aan de zuidpool) tegenover elkaar staan. Simpel gezegd, de polariteit van de rotor wordt na elke halve draai veranderd. Anders zouden de Noordpool en de Zuidpool tegenover elkaar staan en zou de motor stoppen.
- Er is ook een variant van de elektromotor zonder een commutator. Bij wisselstroommotoren verandert het magnetische veld in ritme met de snelheid van de rotor. Dezelfde polen staan "automatisch" tegenover elkaar. In dit geval is de structuur enigszins anders. De basisonderdelen blijven behouden.
Meer over het onderwerp op EFahrer.com
Alles over elektrische auto's: u vindt de huidige tests en een bereikcalculator op ons e-mobiliteitsportaal EFahrer.com. Daar vindt u ook een groot adviesgebied rond elektrische auto's.
Komt er binnenkort een doorbraak? In het volgende artikel kunt u lezen of draadloos opladen binnenkort werkelijkheid zou kunnen worden in een elektrische auto.