Elektriske motorer og elektromagnetiske felt

En spole som fører strøm genererer et magnetfelt sentrert på spolen. Retningen og størrelsen på dette magnetfeltet varierer med retningen og størrelsen på strømmen.

En enkel likestrømsmotor består av en permanent magnet på statoren og en armatur som består av en eller flere vindinger med spoletråd. Spoletråden er isolert (emaljert ledning), og en myk ferromagnetisk kjerne er plassert inne i spolen for å konsentrere magnetfeltet. Spolen roterer vanligvis mange ganger rundt kjernen; større motorer kan ha flere parallelle strømbaner inne i spolen. Ledningen i enden av spolen er koblet til en kommutator. Kommutatoren, i forbindelse med en ekstern strømforsyning og børster, bytter retningen på strømmen i spolen når den roterer (børsteløse DC-motorer bruker elektroniske kretser for å bytte retningen på likestrømmen, og eliminerer dermed behovet for børster).

Styrken på det elektromagnetiske feltet og mengden strøm generert av ankeret avhenger av størrelsen på spolen og viklingsmetoden.

Rekkefølgen der spesifikke spoler slås på eller av bestemmer retningen til det effektive elektromagnetiske feltet. Et roterende magnetfelt kan genereres ved å slå spolene på og av sekvensielt. Samspillet mellom det roterende magnetfeltet og magnetfeltet generert av statormagneten (permanent magnet eller elektromagnet) får ankeret til å generere dreiemoment, som får det til å rotere. Noen DC-motorer bruker elektromagneter for å generere et magnetfelt i statorene, noe som forbedrer motorkontrollen.

DC-motorer med høyere-effekt kjøles med tvungen luftkjøling.

Ulike statorpoltall, armaturmagnetiske felt og sammenkoblinger resulterer i forskjellige hastighets-/momentegenskaper. Hastigheten til en DC-motor kan justeres ved å endre spenningen på ankeret. Hastighetskontroll kan oppnås ved å legge til ankerkretser eller variable motstander til feltstrømmen. Moderne DC-motorer styres av kraftelektroniske systemer som justerer spenningen ved å endre DC-strømavskjæringen, slå den på og av med faste intervaller for å produsere lavere spenninger.

Serieviklede -rotor DC-motorer produserer maksimalt dreiemoment ved lave hastigheter og brukes derfor ofte i trekkraftapplikasjoner, for eksempel elektrifiserte jernbaner. I lang tid har likestrømsmotorer vært de vanlige trekkmotorene for elektriske lokomotiver og diesellokomotiver, sporvogner/trikkebiler og diesel-elektriske borerigger. Innføringen av likestrømsmotorer og kraftoverføringsnettverk for kjøring av maskiner i 1870 utløste den andre industrielle revolusjonen. DC-motorer kan drives direkte av oppladbare batterier, og gir de tidligste elektriske kjøretøyene og driver mange trådløse verktøy. DC-motorer dukker fortsatt opp i mange bruksområder i dag, fra små leker eller diskstasjoner til store maskiner som driver stålvalseverk og papirfremstillingsmaskiner. Store likestrømsmotorer med shunteksitasjonsfelt ble brukt i viklingsmaskinene til gruvekraner; når de er sammenkoblet med tyristoraktuatorer, kan de generere stort dreiemoment og gi jevn hastighetskontroll. Disse applikasjonene er nå i stor grad erstattet av store AC-motorer drevet av frekvensomformere.