Mitä moottorin harjat tekevät?

Jos olet nähnyt kipinöitä moottorin jäähdytysaukkojen läpi moottoriporauksessa, olet nähnyt sähkömoottoriharjoja töissä. Kaareutuminen tapahtuu, koska sähköä johdetaan moottorin ei-pyörivästä osasta tai staattorista ankkuriin, joka on pyörivä osa. Harjat ovat sähkömoottorin staattorin osa, joka johtaa sähkövirran roottoriin.

Harjat pidetään paikoillaan harjapidikkeillä, jotka sisältävät harjan ja jousen. Jousi painaa harjaa kommutaattoria vasten riittävän voiman avulla, jotta saadaan aikaan hyvä sähköinen kosketus välttäen liian suurta voimaa, joka aiheuttaisi liiallista kulumista. Paljon kipinöitä käsityökalusta voi ilmoittaa kuluneista harjoista.

Vaihtovirta kääntää virtaussuuntansa 60 kertaa sekunnissa. Tähän virtaan suoraan kytketty ankkuri yrittää tehdä saman. Kommutaattori on rengas, jossa on vuorottelevat johtavat ja eristävät segmentit. Jokainen johtava segmentti on kytketty ankkurin käämitykseen. Harjojen tehtävänä on johtaa sähköä yksittäisiin segmentteihin niiden pyöriessä harjasta harjaan. Tämän avulla moottori voi kääntyä yhteen suuntaan nopeudella, joka määräytyy ankkurin käämien lukumäärän mukaan.

Jakeellisten hevosvoimamoottoreiden harjat on valmistettu hiilen ja hiilen grafiittimuodosta, joka tunnetaan nimellä hiili-grafiitti. Suurten nopeuksien työkaluille, kuten reitittimille, harjat ovat täysin grafiittia, koska sen kitka on alhaisempi. Suuret moottorit käyttävät siveltimiä, jotka ovat seosta grafiittia ja jopa 50 prosenttia kuparia. Moottorin tietyn harjan koostumus tietyssä sovelluksessa määräytyy sellaisten tekijöiden perusteella käynnistystaajuutena, ylikuormituksen todennäköisyys, moottorin odotettu käyttöikä ja paine moottoriajoneuvoon nähden kommutaattorin.

Harjan ja kommuttorin välillä menetetyn virran prosentuaaliseen määrään vaikuttaa niiden välisen kosketuksen laatu. Hyvä istuvuus harjan ja kommutaattorin välillä parantaa tehokkuutta. Myös kommutaattori, jolla vähemmän pyyhkimistä tai naarmuuntumista, vähemmän kuoppia ja vähemmän kalvoa siinä, on tehokkaampi.

Kaksi tyyppistä kulumista vaikuttaa harjoihin: mekaaniset ja sähköiset. Normaalissa käytössä grafiittikalvo muodostuu harjan ja kommuttorin väliin, mikä vähentää mekaanista kulumista. Kommutaattorin pinnan epäsäännöllisyys ja alhainen kosteus voivat vahingoittaa tätä kalvoa. Sähköinen kuluminen johtuu korkean jännitteen täsmällisistä kohdista, jotka aiheuttavat näkemiäsi kipinöitä. Jokainen kipinä edustaa minuutin kaivoa harjassa tai kommuttorissa.