電機，也就是我們日常生活中說(shuō)的馬達，最早可追溯到19世紀。電機的出現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，電動(dòng)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。

作為一種將電能轉換或傳遞的電磁設備，其關(guān)鍵是產(chǎn)生驅動(dòng)轉矩，電機作為機電工程能量轉換的關(guān)鍵設備，是電氣傳動(dòng)的基礎部件，主要用途廣泛、產(chǎn)品種類(lèi)諸多、規格型號復雜，這樣的產(chǎn)品特性決定了該產(chǎn)業(yè)鏈市場(chǎng)集中度不高、企業(yè)涉及到的細分領(lǐng)域多，無(wú)顯著(zhù)的規律性、地區性、周期性特點(diǎn)。

現代生活中電機的廣泛應用也促使了電機不斷進(jìn)化，根據應用的不同，電機會(huì )有不同的設計和驅動(dòng)方式，這就導致電機型號以及種類(lèi)組件增加明顯。

我們根據用途以及特點(diǎn)，對電機進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)。

電機的分類(lèi)

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

我們回本溯源，說(shuō)說(shuō)電機的前世今生。

01 理論準備與探索

1820年7月21日，丹麥哥本哈根大學(xué)教授、物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現了“電流的磁效應”，建立了電磁的相互聯(lián)系，誕生了電磁學(xué)。

1821年英國著(zhù)名物理學(xué)家法拉第制成了第一個(gè)實(shí)驗電機的模型，1822年法拉第證明電可以做工運動(dòng)，人類(lèi)進(jìn)入電氣時(shí)代。隨著(zhù)第一臺實(shí)用發(fā)電機的成功發(fā)明，第二次工業(yè)革命拉開(kāi)序幕。后續法拉第又在1831年發(fā)現了電磁感應現象，此外他還發(fā)現了電解定律，對氣體放電現象進(jìn)行了大量的卓有成效的研究，為后來(lái)倫琴射線(xiàn)、天然放射性、同位素等的發(fā)現準備了條件，為現代物理學(xué)的發(fā)展奠定了基礎。在電磁學(xué)的研究過(guò)程中，他創(chuàng )造了諸如抗磁性、順磁性、電介質(zhì)、力線(xiàn)、陰離子、陽(yáng)離子等新詞匯，提出了“場(chǎng)”的概念。

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

法拉第1821年實(shí)驗電機模型

1870年比利時(shí)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(dòng)機十分相似。后來(lái)，格拉姆證明向直流發(fā)動(dòng)機輸入電流，其轉子會(huì )象電機一樣旋轉。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)明家特斯拉根據電磁感應原理發(fā)明了交流電動(dòng)機。這種電動(dòng)機結構簡(jiǎn)單，使用交流電，無(wú)需整流，無(wú)火花，被廣泛應用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動(dòng)機通常用三相交流供電。

電機主要由轉子、定子、電刷、端蓋及軸承等部件構成。定子是由定子鐵芯、機座、線(xiàn)包繞組、及固定這些部件的其他結構件組成。轉子由轉子磁極、轉子鐵芯、滑環(huán)、轉軸及風(fēng)扇等部件組成。發(fā)電機電流的產(chǎn)生是通過(guò)軸承、機座及端蓋將發(fā)電機的定子，轉子連接組裝起來(lái)，使轉子在定子中旋轉，通過(guò)滑環(huán)通入一定勵磁電流，使轉子成為一個(gè)旋轉磁場(chǎng)，定子線(xiàn)圈做切割磁力線(xiàn)的運動(dòng)，從而產(chǎn)生感應電勢。通過(guò)接線(xiàn)端子引出，接在回路中，這樣就產(chǎn)生了電流。由于電刷與轉子相連處有斷路處，使轉子按一定方向轉動(dòng)，產(chǎn)生交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流電。

電子轉子旋轉

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(chǎng)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(gè)發(fā)展階段中勵磁技術(shù)是直流電機得以發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)，他為發(fā)電機提供技術(shù)理論支撐，電機的發(fā)展隨著(zhù)發(fā)電機的發(fā)展而進(jìn)步，也就使得電機進(jìn)入到新的應用階段。

電機勵磁系統

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(zhuān)利。此后科學(xué)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(jìn)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(gè)階段齒狀電樞、環(huán)狀電樞以及鼓型轉子被先后發(fā)明，新技術(shù)大大降低了電機生產(chǎn)成本，電機進(jìn)入實(shí)際應用的時(shí)代。

隨著(zhù)直流發(fā)電技術(shù)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(shù)上的極限，交流電動(dòng)機開(kāi)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(dòng)機，這是第一臺能夠使用的三相交流電動(dòng)機，至此電動(dòng)機發(fā)展到了可以進(jìn)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(guò)40多年的發(fā)展，特別是在改革開(kāi)放后，取得了顯著(zhù)的進(jìn)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，高效節能電機成為全球電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識。

電機未來(lái)的發(fā)展趨勢有以下幾點(diǎn)：

1、在節能減排的框架下，高效節能電機是電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向，高效節能電機將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現快速發(fā)展。高效節能電機將把我國工業(yè)推向一個(gè)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(huì )向規?；?、標準化和自動(dòng)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，電機逐漸向專(zhuān)用性方向發(fā)展。我國現在工業(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(shí)過(guò)去同樣的電機分別用于不同負載類(lèi)型、不同使用場(chǎng)合的局面將會(huì )被打破，更偏向專(zhuān)用場(chǎng)景化。

3、電機的構造必將更加的小巧、精細。未來(lái)智慧城市以及工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展對于智能機器人以及自動(dòng)化設備的需求將會(huì )明顯增加，預計未來(lái)智能機器人以及自動(dòng)化設備將會(huì )得到大規模發(fā)展。其運行必然需要電機的驅動(dòng)，這些精細的操作對于電機的要求也會(huì )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(shí)它也間接影響著(zhù)我們的生活質(zhì)量。

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