يستخدم الموتور الكهربي في كل مكان، فمثلاً نجده في كل الأجهزة المنزلية مثل المروحة الكهربية والخلاط والغسالة والفرن الكهربي ومشغل الفيديو والمسجل الكاسيت وقارئ الاسطوانات المدمجة ومشغل القرص الصلب في الكمبيوتر والكثير من الامثلة التي يمكن ان تتذكرها تعمل باستخدام الموتور الكهربي وبدونه تصبح تلك الاجهزة عديمة الفائدة.
يوجد الموتور في كل الاجهزة التي تحتوي على قطع ميكانيكية متحركة والتي تعمل من خلال التيار الكهربي المتردد AC أو من خلال التيار المستمر DC والقطعة المسؤولة عن هذه الحركة تسمى الموتور الكهربي.
تقوم فكرة عمل الموتور الكهربي ببساطة على تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة حركية ويستخدم المغناطيس في ذلك، كيف؟ هذا ما سوف نتعلمه في هذا الموضوع. وتجدر الاشارة هنا ان الجهاز الذي يقوم بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربية هو المولد أو الدينامو وهو اساس تزويدنا بالكهرباء وهو يعمل بعكس فكرة عمل الموتور الكهربي تماماً.
وفي هذا الموضوع من كيف تعمل الأشياء سوف نتعرف على فكرة عمل الموتور وهذا من خلال دراسة بعض لخواص المغناطيسية وعلاقتها بالكهرباء لان الموتور هو نتاج العلاقة بين الخواص المغناطيسية والخواص الكهربية والتي سوف نستعرضها بشكل مبسط لفهم فكرة عمل هذه الاداة المفيدة “الموتور الكهربي”
مكونات الموتور
لنستعرض مكونات موتور بسيط مكون من قطبين ويعمل بالتيار المستمر وهذا الموتور
سوف نجد انه يحتوي على 6 اجزاء موضحة في الشكل ادناه وهذه القطع هي:
- المحرك الدوراني rotor
- الموصل commutator
- الفرشاة Brushes
- المحور Axle
- المجال المغناطيسي field magnet
- مزود التيار الكهربي المستمر DC power supply
فكرة عمل الموتور
اجزاء الموتور الكهربي البسيط
الموتور الصغير
ابسط موتور يمكن ان نجده هو ذلك الموتور الذي يعمل على تشغيل لعب الاطفال مثل الموتور الذي يحرك سيارة والموضح في الشكل ادناه.
الجزء الخارجي للموتور يتكون الجسم الخارجي للموتور من اسطوانة معدنية تخرج منها محور الدوران axle وغطاء بلاستيكي مثبت عليه سلكين للتوصيل مع البطارية. لو قمت بتوصيل السلكين بقطبي بطارية فإن محور الدوران سوف يدور طالما استمر مرور التيار الكهربي في السريان. واذا قمت بعكس قطبي البطارية فإن محور الدوران سوف يدور في الاتجاه المعاكس.
 |  |
الصورة على اليمين لموتور يوضح المحور والصورة على اليسار للجزء المقابل ويوضح الغطاء البلاستيكي واسلاك التوصيل.
لو قمت بانتزاع الغطاء البلاستيكي لرؤية الجء الداخلي منه فسجد الفرشتين brushes الداخليتين التي تعمل على نقل الكهرباء من البطارية الى قطعة الموصل commutator
الجزء الداخلي للموتور
يثبت على المحور بعض الاجزاء الداخلية للموتور مثل الموصل commutator والاطار الحامل armature. ويتكون الاطار الحامل من مغناطيس كهربي في صورة ثلاثة ملفات كهربائية تتكون من اسلاك نحاسية تشكل ثلاثة اقطاب. يخرج من كل ملف سلكين للتوصيل يتم توصيلهم في الموصل commutator كما هو موضح في الشكل ادناه.
الجزء المتبقي في تركيب الموتور هو المغناطيس الدائم والذي يثبت على الجدار الداخلي للغلاف المعدني الاسطواني ويكون عبارة عن ثلاثة قطع في صورة مغناطيس منحني كما في الشكل ادناه.
المغناطيسات الدائمة داخل الموتور الكهربي
الموتور والمجال المغناطيسي
مغناطيس كهربي المسمار محاط بمغناطيس دائم
اجزاء الموتور الداخلية: المغناطيس الدائم على الجانبين N وS المحور في الوسط تماما ومثبت عليه الموصل commutator ومتصل مع الفرشاتين والمحور يحمل ايضا الملفين الذان يشكلان المغناطيس الكهربي. سنقوم باستبدال المسمار بالاطار الحامل armature في الموتور الكهربي. وكما ذكرنا فإن هذا الاطار الحامل عبارة عن مغناطيس كهربي في صورة ملف حول قطعتين او ثلاثة قطع معدنية لينتج عنه قطبين او ثلاثة اقطاب مغناطيسية.
يحتوي الاطار الحامل على الموصل commutator والمتصل بمحور الدوران axle كما هو موضح في الشكل السابق حيث يوضح التركيب الداخلي لاجزاء الموتور التي تعمل مع بعضها البعض للحصول على دوران مستمر للمحور بين قطبي المغناطيس الدائم. وتلاحظ من الشكل ان الموصل commutator عبارة عن زوج من الالواح المتصلة مع المحور وتتصل هذه الالواح ايضا مع الملف المغناطيسي.
يعتمد عكس اتجاه التيار الكهربي للبطارية على لوحي الموصل والفرشاة والشكل المقابل يوضح الفكرة في علاقة الموصل والفرشاة في عكس اتجاه التيار عبر الملف المغناطيسي. يتصل طرفي الموصل في محور المغناطيس الكهربي حيث يدور معه ايضا وتعمل الفرشاتين المكونتين من اسلاك دقيقة من المعدن او الكربون تعمل على توصيل التيار الكهربي للموصل.
تعتمد فكرة عمل الاجزاء السابقة على ان تعكس اتجاه التيار الكهربي عندما يكون وضع المحور افقياً لتستمر في الدوران بقوة التنافر.
أين يستخدم الموتور؟
يوجد الموتور في كل مكان في المنزل فمثلا في المطبخ سوف تجد ان الموتور موجود في مروحة الشفط وفي مروحة الميكروويف في الخلاط وفي فتاحة العلب الكهربية وفي الثلاجة وفي مسجل الكاسيت وفي الغسالة الكهربية وفي المفك الكهربي وفي المكنسة الكهربية وفي المنشار الكهربي وفي مجفف الشعر وفي مكيف الهواء وفي ماكنة الحلاقة الكهربية وفي العاب الاطفال وفي اجزاء كثيرة من الكمبيوتر. ويمكن الاستمرار في سرد الأجهزة التي تستخدم الموتور وهذا يدل على اهمية هذا الجهاز الذي لا غنى عنه بالرغم من بساطة فكرة عمله.
ليست هذه هي الفكرة الوحيدة لعمل الموتور فهناك انواع اخرى من الموتورات تعمل باليات مختلفة مثل موتور التيار المتردد والموتور AC motor ذو الحركة الانتقالية stepper motor والموتور الخطي والموتور النانوي nano motor ويمكنك الاطلاع على هذه الانواع المختلفة على الروابط المتوفرة في نهاية المقال.
ولمزيد من المعلومات استعن بالمواقع التالية على شبكة الانترنت.
- Simple Electric Motors–http://www.simplemotor.com/
- http://en.wikipedia.org/wiki/Motor
- http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_motor
- Beakman’s Electric Motor–http://fly.hiwaay.net/~palmer/motor.html
- Control of Stepping Motors–http://www.cs.uiowa.edu/%7Ejones/step/
