电池供电,1838年小艇在易北河上首次航行,时速只有2.2公里,与此同时,美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机,印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》。但这两 种电动机都没有多大商业价值,用电池作电源,成本太大、不实用。 1845年,英国的惠斯通(G.Wheatsto ne)用电磁铁代替A久磁铁,井取得了专利权。 这是增强发电机输出功率的一个重要措施。 1854年,月麦的赫尔特发明了自激式电机。 1857年,英国的惠斯通发明自激电磁铁型发电机。 1860年,意大利的L奇诺蒂(A.PacinoHi)发明了齿状电枢。 1865年,意大利物理学家帕其努梯发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提高了发电机的效率。 1866年西门子的创始人维尔纳.冯.西门子(WmonSiemens}制成直流白激、并激式发电机。制成了一架大功率直流电机。 1867年在巴黎世界博览会上展出第一批样机。这样,西门子就首次完成了把机械能转换。
时至今日,直流电机技术已经是一门相当成熟的技术了,它融汇实用高效和控制方便于一体,应用十分广泛。
之所以称之为“成熟”,是因为电机的历史可以上溯到公元1821年著名的英国科学家和发明家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)发明的世界上第一台电机。
到了1832年,另一位英国发明家,即电磁铁的发明者——威廉·斯特格恩(William Sturgeon),制作出世界第一台四芯电机并用它带动了一副烤肉又,这也许还是人类的第一台电动厨具。更值得被后人纪念的是他发明了电机用的电刷,这至今仍然是直流电机不可或缺的组成部分。
大致同时,位于大洋彼岸的美国,托马斯·达文波特(Thomas Davenport)用自制的电机带动了一辆模型电动火车和各式各样的模型车辆,并在1837年申请了专利权。电机的发展曾一度因为电能不足而停滞不前,在那时,惟一的电力能源就是酸性电池。直到商业发电站的设立以及供电网络的形成,电机才得以飞速的发展。就是今天,使用非网络供电(比如电池)的电机,仍然存在着上面的问题。
直流电机包括以下几个主要组成部分:
(1)转子: 其结构是将单匝或多匝的线圈固定在中心轴上,经过换向器的电流在线圈中不停交替方向,在洛伦兹力的作用下,线圈受到旋转力的作用构成转矩通过轴输出。
(2)换向器:换向器的结构是两个互相分开的固定在电机轴上的金属板,用来给线圈交替供电。它们随着电机轴转动,和两个换向电刷交替地接触,交换极性。
(3)定子:定子是围绕电机轴(转子)安置的永久磁铁,它产生磁场。某些电机,尤其是大功率电机,使用电磁铁充当定子。在强力永久磁铁被广泛应用之前,电磁铁一直应用得很普遍。
当然,除此之外还有其他形式的电机。使用交流电源的电机结构中就没有换向器和电刷,因为它们根本不需要利用分离式结构来改变线圈中电流的极性。
在无刷电机中,有一个传感器来测定转子的位置,一旦转子处于适当位置,传感器就立即输出信号触发外部电路将其供给线圈的电流反向。这种电机有很多优点,主要包括使用寿命长、运行噪音小和效率更高等。在移动机器人应用交流电源存在一定的困难,另外也不一定能找到合适的无刷直流电机,再加上无刷电机相对要品贵许多。
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