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從1821到2021年“電機/馬達”的兩百年發(fā)展歷史

文章出處:漢德保(HDB MOTOR)電機 人氣:2858發(fā)表時間:2022-06-08

電機,也就是我們?nèi)粘I钪姓f的馬達,最早可追溯到19世紀。電機的出現(xiàn)很大程度上得益于電磁感應定律以及電磁力定律的發(fā)現(xiàn),電動機、發(fā)電機、變壓器、和控制電機,均是在電磁感應原理為基礎工作的機器。

作為一種將電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁設備,其關鍵是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,電機作為機電工程能量轉(zhuǎn)換的關鍵設備,是電氣傳動的基礎部件,主要用途廣泛、產(chǎn)品種類諸多、規(guī)格型號復雜,這樣的產(chǎn)品特性決定了該產(chǎn)業(yè)鏈市場集中度不高、企業(yè)涉及到的細分領域多,無顯著的規(guī)律性、地區(qū)性、周期性特點。

現(xiàn)代生活中電機的廣泛應用也促使了電機不斷進化,根據(jù)應用的不同,電機會有不同的設計和驅(qū)動方式,這就導致電機型號以及種類組件增加明顯。

我們根據(jù)用途以及特點,對電機進行簡單的分類。

從1821到2021,電動機的分類

電機的分類


在電機的普遍使用的現(xiàn)在,電機又經(jīng)過了怎樣的發(fā)展歷史呢?

我們回本溯源,說說電機的前世今生。

01 理論準備與探索

1820721日,丹麥哥本哈根大學教授、物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電流的磁效應”,建立了電磁的相互聯(lián)系,誕生了電磁學。

1821年英國著名物理學家法拉第制成了第一個實驗電機的模型,1822年法拉第證明電可以做工運動,人類進入電氣時代。隨著第一臺實用發(fā)電機的成功發(fā)明,第二次工業(yè)革命拉開序幕。后續(xù)法拉第又在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,此外他還發(fā)現(xiàn)了電解定律,對氣體放電現(xiàn)象進行了大量的卓有成效的研究,為后來倫琴射線、天然放射性、同位素等的發(fā)現(xiàn)準備了條件,為現(xiàn)代物理學的發(fā)展奠定了基礎。在電磁學的研究過程中,他創(chuàng)造了諸如抗磁性、順磁性、電介質(zhì)、力線、陰離子、陽離子等新詞匯,提出了“場”的概念。

法拉第制造了第一臺實驗性電動機,發(fā)電機、第一臺變壓器,研究過氣體的液化、光學、電化學,是名副其實的電學之父以及交流電之父。

法拉第1821年實驗電機模型

法拉第1821年實驗電機模型

1870年比利時人格拉姆發(fā)明直流發(fā)電機。在設計上,直流發(fā)電機和電動機十分相似。后來,格拉姆證明向直流發(fā)動機輸入電流,其轉(zhuǎn)子會象電機一樣旋轉(zhuǎn)。于是,這種格拉姆型電機被大量制造,效率得到明顯提高。

1888年美國發(fā)明家特斯拉根據(jù)電磁感應原理發(fā)明了交流電動機。這種電動機結(jié)構(gòu)簡單,使用交流電,無需整流,無火花,被廣泛應用于工業(yè)的家庭電器中,交流電動機通常用三相交流供電。

電機主要由轉(zhuǎn)子、定子、電刷、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子是由定子鐵芯、機座、線包繞組、及固定這些部件的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁極、轉(zhuǎn)子鐵芯、滑環(huán)、轉(zhuǎn)軸及風扇等部件組成。發(fā)電機電流的產(chǎn)生是通過軸承、機座及端蓋將發(fā)電機的定子,轉(zhuǎn)子連接組裝起來,使轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn),通過滑環(huán)通入一定勵磁電流,使轉(zhuǎn)子成為一個旋轉(zhuǎn)磁場,定子線圈做切割磁力線的運動,從而產(chǎn)生感應電勢。通過接線端子引出,接在回路中,這樣就產(chǎn)生了電流。由于電刷與轉(zhuǎn)子相連處有斷路處,使轉(zhuǎn)子按一定方向轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生交變電流,簡稱交流電。

電子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

電子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

02 電機發(fā)展階段

在電機的發(fā)展中首先得到發(fā)展的是直流電機,直流電機的發(fā)展前半部分大致可以劃分為以永磁體作為磁場的階段,以電磁鐵作為磁極的階段以及改變勵磁方式階段。因為電機的使用必須要由直流發(fā)電機提供電流,所以在這三個發(fā)展階段中勵磁技術是直流電機得以發(fā)展的一個關鍵性技術,他為發(fā)電機提供技術理論支撐,電機的發(fā)展隨著發(fā)電機的發(fā)展而進步,也就使得電機進入到新的應用階段。

電機勵磁系統(tǒng)

電機勵磁系統(tǒng)


1854年丹麥的赫爾特.維爾納兄弟申請了自激式發(fā)電機的專利。此后科學家們又發(fā)明了串激式自激發(fā)電機和自并勵發(fā)電機,大大改變了直流發(fā)電機的性能,使得直流電機發(fā)展進入新階段。

直流電機的完善階段集中于19世紀六七十年代,在這個階段齒狀電樞、環(huán)狀電樞以及鼓型轉(zhuǎn)子被先后發(fā)明,新技術大大降低了電機生產(chǎn)成本,電機進入實際應用的時代。

隨著直流發(fā)電技術的發(fā)展,直流發(fā)電機可以發(fā)出的最大電壓為57.6千伏,輸出最大功率為4650千瓦,輸送的距離可以達到180公里。但是這很快就達到了技術上的極限,交流電動機開始受到重視。

1889年俄國工程師杜列夫-杜波洛沃爾斯基發(fā)明了鼠籠式三相電動機,這是第一臺能夠使用的三相交流電動機,至此電動機發(fā)展到了可以進入工業(yè)應用的階段。

03 電機的發(fā)展趨勢

目前,我國電機產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展,特別是在改革開放后,取得了顯著的進步。電機作為機械裝備上不可或缺的組件之一,在全球降低能耗的背景下,高效節(jié)能電機成為全球電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識。

電機未來的發(fā)展趨勢有以下幾點:

1、在節(jié)能減排的框架下,高效節(jié)能電機是電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向,高效節(jié)能電機將帶動產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)快速發(fā)展。高效節(jié)能電機將把我國工業(yè)推向一個新的高度,助力中國制造2025目標達成。就行業(yè)而言,小電機制造行業(yè)將會向規(guī)?;?、標準化和自動化方向發(fā)展,而大中型電機制造行業(yè)卻向單機容量不斷增大、要求特殊化、多樣化、定制化的方向發(fā)展。

2、電機形式更加多樣,電機逐漸向?qū)S眯苑较虬l(fā)展。我國現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展要求以及人民群眾對于生活質(zhì)量要求使得對于電機的需求是多樣的,同時過去同樣的電機分別用于不同負載類型、不同使用場合的局面將會被打破,更偏向?qū)S脠鼍盎?/span>

3、電機的構(gòu)造必將更加的小巧、精細。未來智慧城市以及工業(yè)自動化的發(fā)展對于智能機器人以及自動化設備的需求將會明顯增加,預計未來智能機器人以及自動化設備將會得到大規(guī)模發(fā)展。其運行必然需要電機的驅(qū)動,這些精細的操作對于電機的要求也會偏向小巧、精致。

從家用電器到工業(yè)器具,電機在國民生活所需物件中是必不可缺的組成部分。因此,電機性能對于產(chǎn)品使用以及產(chǎn)品質(zhì)量的重要性不言而喻,同時它也間接影響著我們的生活質(zhì)量。

漢德保電機專業(yè)從事電機的生產(chǎn)研發(fā)制造,18年的技術沉淀,挑選步進電機,無刷電機,行星減速機等中空旋轉(zhuǎn)品臺,可以找咨詢在線客服,我們會為您解決一些電機問題。


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