Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя
Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.
В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.
Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.
Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме).
Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).
Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.
Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.
Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д. и т. п. Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.
Показанный ниже промышленный электродвигатель работает и на постоянном, и на переменном токе. Его статор – это электромагнит, создающий магнитное поле. Обмотки двигателя поочередно подключаются через щетки к источнику питания. Одна за другой они поворачивают ротор на небольшой угол, и ротор непрерывно вращается.
Ремонт электромоторчиков для игрушек. Как починить электрический мини моторчик.
Нередко случается так, что игрушка, моделька, которая работает от электрического моторчика ломается, и неисправным оказывается именно электромоторчик. Что делать если такое случилось, как подчинить маленький электродвигатель самому? Задача это в принципе не сложная. Обычно ломаются в таких двигателях наиболее уязвимые части. Давайте же в этой статье посмотрим, какими бывают основные неисправности в этих мини электрических моторах, и что делать при обнаружении той или иной поломки, дефекта.
Итак, ремонт электромоторчиков для игрушек начинается с нахождение конкретной неисправности. Самой распространённой поломкой таких моторов является место контакта щеток и контактного барабана ротора (движущейся части электродвигателя). Именно эти самые щётки со временем стираются, подгибаются, отходят на некоторое расстояние (не доставая до ротора мини моторчика). После снятие крышки у электромотора сначала смотрим на состояние этих щёток (в моторчиках для игрушек они сделаны из металла, реже из графита). Если видим, что явно с этими щетками что-то не в порядке, исправляем дефект.
Также электромоторчик для игрушек может не работать если его контакты на контактном барабане ротора сильно сместились со своего нормального (ровного, равноудаленного) положения. Бывает даже, что они касаются друг друга, чего точно не должно быть (происходит замыкание обмоток электрического моторчика на роторе). Если это произошло, аккуратно подгибаем контакты на свое нормальное положение. Может быть так, что между этими контактами попался мусор, проводящий ток (маленький кусочек провода, металлическая стружка, притянутая постоянным магнитом и т.д.). Опять же будет короткое замыкание обмоток электромоторчика, что спровоцирует его неисправность. Если нашли мусор, удаляем его.
Менее распространенной, но всё же также встречаемой неисправностью бывает случаи, когда постоянный магнит (что стоит на статоре электромоторчика по сторонам, внутри) смещается относительно своего нормального положения. Это приводит к заклиниванию ротора электрического моторчика. Естественно нужно просто вытащить магнит и снова ровно поставить его на то место, где он должен быть. Такое встречается с новыми Китайскими моторчиками, поскольку в них постоянные магниты крепятся специальной пружиной, что при сильном ударе двигателя может просто вызвать смещение магнитов.
При ремонте электромоторчиков вы также можете обнаружить, что между щетками электродвигателя для игрушек и самыми выходными контактами (что выходят наружу мотора) нет электрического контакта. Он может быть прерван на крышке (внутри), на которой крепятся щетки и контакты. Сначала для уверенности прозвоните тестером, и убедитесь, что контакта нет, а после уже принимайте меры по устранению этого дефекта.
P.S. Ну и совсем редко бывает так, что произошел обрыв самих обмоток на роторе моторчика. Либо по причине плохого качества изоляции медного провода, что намотан на роторе, было вызвано межвитковое короткое замыкание. Тут уж найти такую неисправность будет посложней. Для этого осторожно отпаяйте проводки на роторе (чтобы они были каждый сам по себе и отвечали только за свою обмотку) и мультиметром проверьте сопротивление этих обмоток. Если увидите, что оно не равно между собой, то попробуйте перемотать эту/эти обмотки.
Ремонт электрического мини моторчика своими руками. Основные неисправности мотора.
Мини электродвигатели постоянного тока применяются во многих устройствах. Многие должны были сталкиваться с их поломкой, хотя бы в быту это поломка любимой машинки на моторчике у ребенка. Естественно, покупать новую игрушку или иное электрическое устройство только из-за одного сломанного электродвигателя не совсем выгодно и разумно. Гораздо лучше и проще просто восстановить прежнюю работоспособность этого моторчика. Причем в большинстве случаев приходится встречаться с простыми неисправностями, которые вполне может сделать человек, даже не связанный с профессией электрика и электронщика. В этой статье давайте с вами разберем основные неисправности мини электродвигателей, моторчиков, их причины и способы устранения.
Итак, большинство малогабаритных электрических двигателей постоянного тока разбираются очень просто. Достаточно отогнуть металлические скобы, зажимчики, которые держат заднюю крышку, плотно прилегающей к основанию мотора. Далее мы просто снимаем эту крышку. На ней, изнутри, можно увидеть две небольших щетки, которые прислоняются к контактам ротора, соединенных с обмотками двигателя. Эти щетки у мини моторчиков сделаны из металла, имеющего хорошую проводимость и пружинность. Именно по ним передается постоянное питание на ротор электродвигателя. Так вот, очень часто бывает, что эти щетки имеют плохой электрический контакт с ротором. Они могут быть отогнуты в сторону, или ослабнуть в результате чрезмерного нагрева, или на них мог образоваться нагар либо грязь. Естественно, в этом случае электрический ток не будет поступать на ротор, и мини моторчик не будет вращаться.
Первым делом после снятия задней крышки на маломощном электродвигателе проверьте состояние этих щеток. Если они отогнуты, то подтяните их, поставив в нормальное положение. Если на них образовался нагар, из-за сильного искрения при работе, то аккуратно ножом или наждачной бумагой зачистите, чтобы был хороший электрический контакт с ротором мотора. В более мощных моторчиках постоянного тока на щетках могут стоять графитовые вставки. Графит со временем стирается от имеющегося трения между щеткой и ротором. Если вы увидели, что графитовая вставка уже стерлась, то придется ее заменить на новую. Процесс относительно трудоемкий, но вполне решаемый. Сделать самодельную графитовую щетку можно из большего куска графита, выточив ее пилкой для металла, напильником и т.д.
Если с щетками все нормально, то далее проверяем сами контактные выводы ротора, к которым припаяны концы обмоток. Может быть, что эти контактные лепестки между собой соприкоснулись (в нормальном состоянии между ними должен быть небольшой зазор). Тогда будет короткое замыкание между обмотками, естественно, мини мотор работать также не будет. Внимательно осматриваем эти контактные выводы ротора. Шилом, концом ножа, иголкой на всякий случай пройдитесь по канавкам между контактами. Обратите внимание на состояние этих контактов. Нет ли на нем нагара, грязи, окисла. Если есть, ножом или наждачной бумагой (самой мелкой) снимите грязь, Эти контакты должны быть чистыми.
Более сложными неисправностями мини моторчиков могут быть повреждения обмоток ротора (вращающейся части электродвигателя). Это может быть из-за чрезмерного нагрева обмоток в случае очень больших механических нагрузок на вал двигателя. Или просто, изначально мини электродвигатель имеет невысокое качество сборки. Для этого нужно взять обычный мультиметр, выставить на нем измерения сопротивления и прозвонить все обмотки. Сопротивление на них должно быть одинаковое. Для маломощных моторчиков оно может быть около 5-300 ом. Если сопротивление на одной из обмоток заметно меньше, то этот моторчик уже будет работать не так как надо. А в последствии может вовсе выйти из строя. Дефектную обмотку нужно перемотать, хотя это не простое дело для новичка.
Порой причиной плохой работы мини моторчика может быть не электрическая, а механическая неисправность. То есть, вследствии падения, чрезмерной механической нагрузки на мини электродвигателе могут образоваться механические дефекты. Ось вращения может сместиться и ротор может внутри статора касаться постоянных магнитов, что заклинит мотор. Или ось ротора может погнуться, что также вызовет повышенную механическую нагрузку и малогабаритный электрический двигатель не будет работать. Просто внимательно осмотрите имеющийся двигатель на наличие физических, механических повреждений, дефектов. При обнаружении таковых по возможности исправьте их. Хотя порой бывает трудно достичь изначальной ровности, что ухудшает работу мини моторчиков после их ремонта.
Видео по этой теме:
P.S. В большинстве при восстановлении работоспособности маломощных мини электродвигателей, моторчиков достаточно просто иметь под рукой острый глаз, небольшую отвертку и мультиметр, которыми мы и можем выявить имеющуюся неисправность. Как правило, поломки легко обнаруживаются при тщательном осмотре моторчика, а если не уверены, то берем мультиметр и начинаем прозванивать цепи по сопротивлению. Вот и все!
Как сделать электродвигатель за 15 минут
Всегда интересно наблюдать за изменяющимися явлениями, особенно если сам участвуешь в создании этих явлений. Сейчас мы соберем простейший (но реально работающий) электродвигатель, состоящий из источника питания, магнита и небольшой катушки провода, которую мы сами и сделаем.
Существует секрет, который заставит этот набор предметов стать электродвигателем; секрет, который одновременно умен и изумительно прост. Вот что нам нужно:
— 1,5В батарея или аккумулятор.
— Держатель с контактами для батареи.
— 1 метр провода с эмалевой изоляцией (диаметр 0,8-1 мм).
— 0,3 метра неизолированного провода (диаметр 0,8-1 мм). 
Мы начнем с намотки катушки, той части электродвигателя, которая будет вращаться. Чтобы сделать катушку достаточной ровной и круглой, намотаем ее на подходящем цилиндрическом каркасе, например, на батарейке типоразмера АА.
Оставляя свободными по 5 см провода с каждого конца, намотаем 15-20 витков на цилиндрическом каркасе.
Не старайтесь особенно плотно и ровно наматывать катушку, небольшая степень свободы поможет катушке лучше сохранить свою форму.
Теперь аккуратно снимите катушку с каркаса, стараясь сохранить полученную форму.
Затем оберните несколько раз свободные концы провода вокруг витков для сохранения формы, наблюдая за тем, чтобы новые скрепляющие витки были точно напротив друг друга.
Катушка должна выглядеть так: 
Сейчас настало время секрета, той особенности, которая заставит мотор работать. Это секрет, потому что это изысканный и неочевидный прием, и его очень сложно обнаружить, когда мотор работает. Даже люди, много знающие о работе двигателей, могут быть удивлены способностью мотора работать, пока не обнаружат эту тонкость.
Держа катушку вертикально, положите один из свободных концов катушки на край стола. Острым ножом удалите верхнюю половину изоляции, оставляя нижнюю половину в эмалевой изоляции.
Проделайте тоже самое со вторым концом катушки, наблюдая за тем, чтобы неизолированные концы провода были направлены вверх у двух свободных концов катушки.
В чем смысл этого приема? Катушка будет лежать на двух держателях, изготовленных из неизолированного провода. Эти держатели будут присоединены к разным концам батареи, так, чтобы электрический ток мог проходить от одного держателя через катушку к другому держателю. Но это будет происходить только тогда, когда неизолированные половины провода будут опущены вниз, касаясь держателей.
Теперь необходимо изготовить поддержку для катушки. Это просто витки провода, которые поддерживают катушку и позволяют ей вращаться. Они сделаны из неизолированного провода, так как кроме поддержки катушки они должны доставлять ей электрический ток.
Просто оберните каждый кусок неизолированного провода вокруг небольшого гвоздя – и получите нужную часть нашего двигателя.
Основанием нашего первого электродвигателя будет держатель батареи. Это будет подходящая база, потому что при установленной батарее она будет достаточно тяжелой для того, чтобы электродвигатель не дрожал.
Соберите пять частей вместе, как показано на снимке (вначале без магнита). Положите сверху аккумулятора магнит и аккуратно подтолкните катушку… 
Если все сделано правильно, КАТУШКА НАЧНЕТ БЫСТРО ВРАЩАТЬСЯ! Надеемся, что у Вас, как и в нашем эксперименте, все заработает с первого раза.
Если все-таки мотор не заработал, тщательно проверьте все электрические соединения. Вращается ли катушка свободно? Достаточно ли близко расположен магнит (если недостаточно, установите дополнительные магниты или подрежьте проволочные держатели)?
Когда мотор заработает, единственное, на что нужно обратить внимание – чтобы не перегрелся аккумулятор, так как ток достаточно большой. Просто снимите катушку – и цепь будет разорвана.
Давайте выясним, как именно работает наш простейший электродвигатель. Когда по проводу любой катушки течет электрический ток, катушка становится электромагнитом. Электромагнит действует как обычный магнит. Он имеет северный и южный полюс и может притягивать и отталкивать другие магниты.
Наша катушка становится электромагнитом тогда, когда неизолированная половина выступающего провода катушки касается неизолированного держателя. В этот момент по катушке начинает течь ток, у катушки возникает северный полюс, который притягивается к южному полюсу постоянного магнита, и южный полюс, который отталкивается от южного полюса постоянного магнита.
Мы снимали изоляцию с верхней части провода, когда катушка стояла вертикально, поэтому полюса электромагнита будут направлены вправо и влево. А это значит, что полюса придут в движение, чтобы расположиться в одной плоскости с полюсами лежащего магнита, направленными вверх и вниз. Поэтому катушка повернется к магниту. Но при этом изолированная часть провода катушки коснется держателя, ток прервется, и катушка больше не будет электромагнитом. Она провернется по инерции дальше, вновь коснется неизолированной частью держателя и процесс повториться вновь и вновь, пока в батареях не кончится ток.
Каким образом можно заставить электромотор вращаться быстрее?
Один из способов – добавить сверху еще один магнит.
Поднесите магнит во время вращения катушки, и случится одно из двух: или мотор остановится, или начнет вращаться быстрей. Выбор одного из двух вариантов будет зависеть от того, какой полюс нового магнита будет направлен к катушке. Только не забудьте придержать нижний магнит, а то магниты прыгнут друг к другу и разрушат хрупкую конструкцию!
Другой способ – посадить на оси катушки маленькие стеклянные бусинки, что уменьшит трение катушки о держатели, а также лучше сбалансирует электродвигатель.
Существует еще много способов усовершенствования этой простой конструкции, но основная цель нами достигнута – Вы собрали и полностью поняли, как работает простейший электродвигатель.