يلعب المحرك الكهربائي دوراً كبيراً في حياتنا اليومية، إذ نجده في كل شيء من ألعاب الأطفال البسيطة إلى الأجهزة المنزلية مثل الغسالات والخلاطات، وصولاً إلى وسائل النقل الحديثة كالسيارات والطائرات الكهربائية.

و المحرك الكهربائي هو جهاز يحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية على شكل دوران. ويعتمد في عمله على تفاعل القوى الكهرومغناطيسية التي تُولّد حركة دورانية في محور داخلي. هذا المحور يُمكن وصله بأي جزء يحتاج إلى حركة، مثل المراوح أو العجلات، ليبدأ الجهاز في العمل.

كيف يعمل المحرك الكهربائي؟

يُصمم المحرك الكهربائي ليستفيد من تفاعل القوى الكهرومغناطيسية لتوليد حركة. إذ يتكون من جزأين رئيسيين:

1- العضو الثابت (Stator): وهو الجزء الخارجي الثابت من المحرك. مهمته الأساسية هي توليد مجال مغناطيسي دوّار. يتم ذلك عبر ملفات نحاسية يمر فيها التيار الكهربائي، فتنتج مجالاً مغناطيسياً متناوباً.

2- العضو الدوّار (Rotor): وهو الجزء الداخلي المتحرك الذي يتصل بما يُراد تدويره. يحتوي على إما مغناطيسات دائمة أو ملفات سلكية وقضبان معدنية.

عند تشغيل الكهرباء، يمر التيار في ملفات العضو الثابت، فيتولد مجال كهرومغناطيسي يتسبب في حركة العضو الدوّار بطريقتين مختلفتين حسب نوع المحرك.

أنواع المحركات الكهربائية: محركات المغناطيس الدائم والمحركات الحثية

تختلف المحركات الكهربائية في طريقة توليد الحركة. يمكن تقسيمها إلى نوعين رئيسيين:

1. محرك المغناطيس الدائم (Permanent Magnet Motor)

في هذا النوع، يكون العضو الدوّار محاطاً بمغناطيسات دائمة قوية (غالباً مصنوعة من عناصر نادرة مثل النيوديميوم). هذه المغناطيسات تولد مجالاً مغناطيسياً ثابتاً. عند مرور تيار كهربائي في ملفات العضو الثابت، يتولد مجال كهرومغناطيسي دوّار. بسبب قوى التجاذب والتنافر، يحاول المجال المغناطيسي الثابت للعضو الدوّار اللحاق بالمجال الدوّار للعضو الثابت، مما يؤدي إلى دوران المحور بشكل متزامن. يتم عكس اتجاه التيار باستمرار للحفاظ على الحركة الدورانية المنتظمة.

يتميز هذا النوع بكفاءة عالية في تحويل الكهرباء إلى حركة، ويعطي عزم دوران قوي عند السرعات المنخفضة. يُستخدم في المحركات الخلفية لسيارات تيسلا والعديد من الطائرات الكهربائية الحديثة. لكن تكلفته أعلى بسبب استخدام المواد النادرة، وهو أكثر حساسية للحرارة ويتطلب نظام تبريد فعال.

2. المحرك الحثي (Induction Motor)

هذا النوع لا يحتوي على مغناطيسات دائمة. بدلاً من ذلك، يحتوي العضو الدوّار على قضبان معدنية (نحاس أو ألمنيوم) . عند مرور التيار في ملفات العضو الثابت، يتولد مجال كهرومغناطيسي دوّار "يحث" (أو يحرض) تياراً كهربائياً في هذ القضبان. هذا التيار المستحث ينشئ بدوره مجالاً مغناطيسياً في العضو الدوّار يتفاعل مع المجال المغناطيسي للعضو الثابت، مما يتسبب في دوران العضو الدوّار.

يتميز هذا النوع بتكلفة تصنيع أقل، ومتانة عالية، وقدرة على تحمل الحرارة الزائدة. لكنه أكثر استهلاكاً للطاقة من محرك المغناطيس الدائم ويحتاج إلى تيار أعلى لبدء التشغيل.

فالمحرك الكهربائي بكل أنواعه يستغل التفاعل الطبيعي بين الكهرباء والمغناطيسية لإنتاج حركة ميكانيكية دقيقة وقابلة للتحكم.