Budowa silnika elektrycznego

Istnieje wiele silników elektrycznych o różnorodnej konstrukcji i odmiennych parametrach, jednak niezależnie od rodzaju są podobnie skonstruowane. W tym artykule omawiamy, z jakich elementów się składają i za co odpowiadają poszczególne podzespoły. Przeczytaj i dowiedz się, jak wygląda budowa silnika elektrycznego. Zachęcamy też do zapoznania się z artykułem, w którym wyjaśniamy, jak działa silnik elektryczny – wiedza w nim zebrana jest ściśle powiązania z budową napędu.

Stojan

Zadaniem silników elektrycznych jest wytworzenie energii mechanicznej z elektrycznej. W tym celu powstaje pole magnetyczne, które tworzy się poprzez oddziaływanie biegunów magnetycznych zlokalizowanych w stojanie, czyli obudowie silnika elektrycznego. Pełni ona funkcję konstrukcyjną, a więc zabezpiecza wszystkie mechanizmy i stabilizuje ich pracę. Stojan z reguły jest wykonywany z żeliwa lub aluminium – to nieruchomy element, w którym obraca się wirnik. Wyjątkiem są napędy z wirującym stojanem, jednak ich zastosowanie jest mocno ograniczone.

Stojan jest podzielony na dwie części:

• kadłub – właśnie on odgrywa rolę zewnętrznej obudowy, w której umieszcza się bieguny magnetyczne, a wykonuje się ją z żeliwa lub aluminium,
• rdzeń – zawiera uzwojenie pierwotne znajdujące się w sprasowanych, odizolowanych od siebie blachach, a jego rolą jest generowanie strumienia magnetycznego w polu magnetycznym.

Uzwojenie wyprowadzane jest do tabliczki zaciskowej w celu podłączenia do zewnętrznego źródła prądu w trójkąt lub gwiazdę. W momencie zamknięcia obwodu elektrycznego wraz z uzwojeniem wtórnym (do którego zaraz przejdziemy) zaczyna ono wytwarzać strumień magnetyczny, w efekcie czego powstają prądy wprawiające w ruch element obrotowy (wirnik).

Oczywiście istnieją również silniki elektryczne, których budowa nie obejmuje stojana, np. ze względu na małe wymiary i zastosowanie wewnątrz innych urządzeń. Stojan jest elementem konstrukcyjnym napędów o nieco większej mocy i konstrukcji, jak np. silniki trójfazowe – używane i nowe znajdują się w naszej ofercie, dlatego w razie zainteresowania kupnem zapraszamy do współpracy.

Wirnik

Właśnie wirnik jest kolejną częścią budowy silnika elektrycznego. Jak sama nazwa wskazuje, podzespół ten wiruje, czyli bezpośrednio generuje moment obrotowy i wytwarza energię mechaniczną pozwalającą na napędzanie urządzeń, maszyn i pojazdów. Jest on zbudowany z wału, na którym może być nawinięte i umieszczone w pakiecie blach uzwojenie wtórne. Końce uzwojenia wyprowadza się do pierścieni ślizgowych zlokalizowanych na wale, po których ślizgają się szczotki. Uzwojenie wtórne wraz z pierwotnym tworzy strumień magnetyczny powodujący ruch wirnika. Tak wygląda budowa silników elektrycznych pierścieniowych, jednak istnieją też klatkowe, których konstrukcja jest nieco inna.

W wariantach klatkowych nie występuje uzwojenia wirnika – zamiast niego stosuje się metalowe pręty, łącząc je z pierścieniami umieszczonymi w pakiecie blach wirnika. Właśnie te pręty odgrywają rolę uzwojenia w elektrycznych silnikach klatkowych. W zależności od rodzaju maszyny na wirniku mogą znajdować się dodatkowe elementy zabezpieczające czy poprawiające precyzję jego pracy, jak łożyska, pierścienie czy podkładki.

Komutator i szczotki

Komutator to element, za pośrednictwem którego prąd dostarczany do uzwojenia płynie w kierunku zapewniającym ciągłe obracanie się wirnika, na którym jest umieszczany. Komutator odpowiada za zmianę wektora energii elektrycznej w taki sposób, żeby była ona zsynchronizowana z ruchem wirnika, z którego uzwojeniem jest bezpośrednio połączony. W budowie silników elektrycznych odgrywa on funkcję prostownika mechanicznego, po którym ślizgają się szczotki w celu dostarczeniu prądu (szczotki mogą też współpracować z pierścieniami ślizgowymi).

Szczotki mają kształt prostopadłościanów i z reguły są wyprodukowane z grafitu lub stopu metali ze znacznym dodatkiem miedzi. Działają z jednakowym dociskiem, który umożliwiają sprężyny, co z kolei powoduje efekt tarcia i prowadzi do stopniowego zużywania się tego elementu. Choć komutator i szczotki występują w wielu napędach, to nie we wszystkich – istnieją bowiem również warianty pozbawione tego elementu, zwane bezszczotkowymi, w których odpowiedni kierunek obrotu wirnika jest wymuszany w inny sposób, np. poprzez rozmieszczenie cewek w stojanie.

Elementy konstrukcyjne i zabezpieczające

Niezależnie od rodzaju budowa silników elektrycznych obejmuje różnego rodzaju elementy konstrukcyjne i zabezpieczające, które poprawiają stabilność ich działania. Chodzi o wszelkiego typu osłony, śruby, pierścienie, podkładki, tabliczki, nakrętki, tarcze, uszczelki, zaciski, pokrywy i inne podzespoły, które nie mają znaczenia dla podstawowych zasad działania silnika, ale są niezbędne w jego budowie, aby uzyskać precyzję i bezpieczeństwo pracy.