電動(dòng)機(jī)的發(fā)明者是誰
電動(dòng)機(jī)(Electric motor),又稱為馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá),是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,并可再使用機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)能,用來驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備。電動(dòng)機(jī)的發(fā)明者是誰呢?一起來看看小編給大家精心準(zhǔn)備的資料,歡迎閱讀!
電動(dòng)機(jī)的發(fā)明誕生
電動(dòng)機(jī)使用了通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用的原理(這是不同于電流的磁效應(yīng)的說法,現(xiàn)行人教版八年級(jí)物理明確把二者分開),發(fā)現(xiàn)這一原理的的是丹麥物理學(xué)家—奧斯特,1777年8月14日生于蘭格朗島魯?shù)聠藤e的一個(gè)藥劑師家庭。1794年考入哥本哈根大學(xué),1799年獲博士學(xué)位。1801~1803年去德、法等國訪問,結(jié)識(shí)了許多物理學(xué)家及化學(xué)家。1806年起任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授,1815年起任丹麥皇家學(xué)會(huì)常務(wù)秘書。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆?/p>
奧斯特1829年起任哥本哈根工學(xué)院院長。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾對物理學(xué)、化學(xué)和哲學(xué)進(jìn)行過多方面的研究。由于受康德哲學(xué)與謝林的自然哲學(xué)的影響,堅(jiān)信自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的,長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1820年4月終于發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用,即電流的磁效應(yīng)。同年7月21日以《關(guān)于磁針上電沖突作用的實(shí)驗(yàn)》為題發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學(xué)界產(chǎn)生了極大震動(dòng),導(dǎo)致了大批實(shí)驗(yàn)成果的出現(xiàn),由此開辟了物理學(xué)的新領(lǐng)域──電磁學(xué)。
1812年他最先提出了光與電磁之間聯(lián)系的思想。1822年他對液體和氣體的壓縮性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。1825年提煉出鋁,但純度不高。在聲學(xué)研究中,他試圖發(fā)現(xiàn)聲所引起的電現(xiàn)象。他的最后一次研究工作是抗磁性。他是一位熱情洋溢重視科研和實(shí)驗(yàn)的教師,他說:“我不喜歡那種沒有實(shí)驗(yàn)的枯燥的講課,所有的科學(xué)研究都是從實(shí)驗(yàn)開始的”。因此受到學(xué)生歡迎。他還是卓越的講演家和自然科學(xué)普及工作者,1824年倡議成立丹麥科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì),創(chuàng)建了丹麥第一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室。1908年丹麥自然科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)建立“奧斯特獎(jiǎng)?wù)?rdquo;,以表彰做出重大貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。1934年以“奧斯特”命名CGS單位制中的磁場強(qiáng)度單位。1937年美國物理教師協(xié)會(huì)設(shè)立“奧斯特獎(jiǎng)?wù)?rdquo;,獎(jiǎng)勵(lì)在物理教學(xué)上做出貢獻(xiàn)的物理教師。
1821年法拉第完成了第一項(xiàng)重大的電發(fā)明。在這兩年之前,奧斯特已發(fā)現(xiàn)如果電路中有電流通過,它附近的普通羅盤的磁針就會(huì)發(fā)生偏移。法拉第從中得到啟發(fā),認(rèn)為假如磁鐵固定,線圈就可能會(huì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)這種設(shè)想,他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。在裝置內(nèi),只要有電流通過線路,線路就會(huì)繞著一塊磁鐵不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。事實(shí)上法拉第發(fā)明的是第一臺(tái)電動(dòng)機(jī),是第一臺(tái)使用電流將物體運(yùn)動(dòng)的裝置。雖然裝置簡陋,但它卻是電動(dòng)機(jī)的祖先。
這是一項(xiàng)重大的突破。只是它的實(shí)際用途還非常有限,因?yàn)楫?dāng)時(shí)除了用簡陋的電池以外別無其它方法發(fā)電。
1835年,制作世界上第一臺(tái)能驅(qū)動(dòng)小電車的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)為美國一位鐵匠達(dá)文波(Thomas Davenport)。
1870年代初期,世界上最早可商品化的電動(dòng)機(jī)由比利時(shí)電機(jī)工程師Zenobe Theophile Gamme所發(fā)明。
1888年,美國著名發(fā)明家尼古拉·特斯拉應(yīng)用法拉第的電磁感應(yīng)原理,發(fā)明交流電動(dòng)機(jī),即為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
1845年,英國物理學(xué)家惠斯頓(Wheatstone)申請線性電動(dòng)機(jī)的專利,但原理于1960年代才被重視,而設(shè)計(jì)了實(shí)用性的線性電動(dòng)機(jī),目前已被廣泛在工業(yè)上應(yīng)用。
1902年,瑞典工程師丹尼爾森利用特斯拉感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場觀念,發(fā)明了同步電動(dòng)機(jī)。
1923年,蘇格蘭人James Weir French 發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
1962年,藉霍爾元件之助,實(shí)用之DC無刷電動(dòng)機(jī)終于問世。
1980年代,實(shí)用之超音波電動(dòng)機(jī)開始問世
拓展:電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分析
基本結(jié)構(gòu)
一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。
(一)定子(靜止部分)
1、定子鐵心
作用:電機(jī)磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。
構(gòu)造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。
定子鐵心槽型有以下幾種:
半閉口型槽:電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。
半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。
開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機(jī)中。
2、定子繞組
作用:是電動(dòng)機(jī)的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
構(gòu)造:由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。
定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種:(保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。
⑴對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。
⑵相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。
⑶匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。
電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線:
電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板,三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。
3、機(jī)座
作用:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子,并起防護(hù)、散熱等作用。
構(gòu)造:機(jī)座通常為鑄鐵件,大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成,微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔,使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對流,以利于散熱。
電動(dòng)機(jī)(二)轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
1、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心:
作用:作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。
構(gòu)造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上,大、中型異步電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。
2、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組
作用:切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)造:分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。
⑴鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心,整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組,對于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。
⑵繞線式轉(zhuǎn)子:繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,也是一個(gè)對稱的三相繞組,一般接成星形,三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上,再通過電刷與外電路聯(lián)接。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能,故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備,如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。
(三)三相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件
1、端蓋:支撐作用。
2、軸承:連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。
3、軸承端蓋:保護(hù)軸承。
4、風(fēng)扇:冷卻電動(dòng)機(jī)。
二、直流電動(dòng)機(jī)采用八角形全疊片結(jié)構(gòu),不僅空間利用率高,而且當(dāng)采用靜止整流器供電時(shí),能承受脈動(dòng)電流和快速的負(fù)載電流變化。直流電動(dòng)機(jī)一般不帶串勵(lì)繞組,適用于需要正、反轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵(lì)繞組。中心高100~280mm的電動(dòng)機(jī)無補(bǔ)償繞組,但中心高250mm、280mm的電動(dòng)機(jī)根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補(bǔ)償繞組,中心高315~450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。中心高500~710mm的電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn),電機(jī)的機(jī)械尺寸公差符合ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。