小電動(dòng)機(jī)有大作用

薛海鳳

生活中但凡有轉(zhuǎn)動(dòng)的東西，大多有電動(dòng)機(jī)的身影。像電風(fēng)扇、抽油煙機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)、微波爐、吸塵器、錄音機(jī)等。電動(dòng)機(jī)，俗稱馬達(dá)，是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種裝置，主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。

1870年，比利時(shí)的工程師格拉姆發(fā)明了直流電動(dòng)機(jī)，它的問世讓電動(dòng)機(jī)實(shí)用機(jī)械被廣泛用作推動(dòng)力進(jìn)入人們生活，同一時(shí)段，德國西門子推出了不燒油的電機(jī)車，在柏林工業(yè)展覽會(huì)上獲得一片喝彩聲，此后電動(dòng)機(jī)的效率不斷提高。

隨后美國發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)比直流電動(dòng)機(jī)更簡單，用途更廣泛，它的發(fā)明讓電動(dòng)機(jī)真正進(jìn)入到家用電器領(lǐng)域。電動(dòng)機(jī)的發(fā)明及應(yīng)用對人類意義非凡，為人類生活帶來翻天覆地的變化。

電動(dòng)機(jī)分類方法很多。按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。若按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。

現(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)種類繁多，對應(yīng)不同特點(diǎn)及用途，滿足人們生活方方面面的需求。高級汽車中，為確保乘車舒適感及顯示裝置狀態(tài)需求，要使用40～50臺(tái)電動(dòng)機(jī)。特殊領(lǐng)域中各種飛行器、探測器、自動(dòng)化裝備等使用的電機(jī)多為特種電機(jī)或新型電機(jī)，有諧波電動(dòng)機(jī)、微波電動(dòng)機(jī)等。潛水式電動(dòng)機(jī)在額定水壓下能長期在水中運(yùn)行。對大功率、低轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的運(yùn)輸機(jī)械、軋機(jī)、大型機(jī)床、造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。

減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建筑、紡織、印染、制藥等通用機(jī)械設(shè)備的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有能耗低、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。直流變頻空調(diào)的壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)采用無刷直流電動(dòng)機(jī)，與交流變頻空調(diào)相比，噪聲更低，電機(jī)效率高，節(jié)能更顯著，制冷或制熱更快。自動(dòng)化霜電冰箱用帶有減速器的永磁同步電動(dòng)機(jī)來控制壓縮機(jī)運(yùn)行達(dá)到自動(dòng)化霜的效果。全自動(dòng)波輪洗衣機(jī)的洗滌桶與脫水桶套在一起，分為內(nèi)外桶，采用單向電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)洗滌與脫水兩個(gè)功能。全自動(dòng)滾筒式洗衣機(jī)采用變極雙速單向異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)衣服洗滌和脫水。

變頻洗衣機(jī)采用無刷直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式，有效降低噪聲，運(yùn)行穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速可調(diào)，實(shí)現(xiàn)對不同材質(zhì)衣服不同轉(zhuǎn)速的洗滌和脫水，降低衣服磨損，效率高，啟動(dòng)電流小，節(jié)約能源。電動(dòng)工具及汽車用電器中使用的電動(dòng)機(jī)多采用永磁式直流電動(dòng)機(jī)。家用電風(fēng)扇按結(jié)構(gòu)可分為臺(tái)扇、吊扇、換氣扇、轉(zhuǎn)葉扇、空調(diào)扇、冷風(fēng)扇等。利用電子技術(shù)和微電腦技術(shù)，電風(fēng)扇朝著多功能、舒適化、高檔化方向發(fā)展。

直流電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場中受到安培力作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的，工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。主要由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動(dòng)的部分叫定子，比如能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈和固定不動(dòng)的磁體。直流電動(dòng)機(jī)具有構(gòu)造簡單、控制方便、體積小、效率高、功率可大可小、價(jià)格便宜、無污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)自行車、影碟機(jī)、電子表、玩具賽車等。

交流同步電動(dòng)機(jī)是種恒速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率保持恒定的比例關(guān)系，被廣泛應(yīng)用于電子儀器、辦公設(shè)備、紡織機(jī)械等。交流異步電動(dòng)機(jī)其電機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，稱為異步電機(jī)，廣泛用于電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、吸塵器、油煙機(jī)、洗碗機(jī)等家用電器及各種電動(dòng)工具、小型機(jī)電設(shè)備中。

未來，手機(jī)、玩具電動(dòng)機(jī)等不斷向小型化、薄型化方向發(fā)展。辦公自動(dòng)化設(shè)備用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向是高速化、高可靠性、低噪聲、低振動(dòng)、長壽命。家電領(lǐng)域電器用電動(dòng)機(jī)正朝著節(jié)能性、低噪聲、智能化、高性能、輕薄短小化、永磁化、無刷化、一體化、組合化的方向發(fā)展。高性能和輕薄短小化主要指提高產(chǎn)品性能，縮小產(chǎn)品尺寸。比如采用高性能稀土永磁材料，可提高電動(dòng)機(jī)效率，縮小電機(jī)體積。無刷化指發(fā)展無刷直流電機(jī)，提高產(chǎn)品可靠性，延長使用壽命，降低機(jī)械噪聲。組合化是將角度傳感器、速度傳感器、減速器等，組合成不同用途的一體單元，作為整機(jī)的一個(gè)獨(dú)立功能組成產(chǎn)品或部件。其他電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)朝著集約化、柔性化、自動(dòng)化、專業(yè)化、生產(chǎn)協(xié)作配套網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

下面讓我們來做小實(shí)驗(yàn)吧

[器材]

釹鐵硼磁鐵、5號干電池、銅導(dǎo)線、小扇葉、開關(guān)、電池盒、直流電動(dòng)機(jī)、廢舊壁扇及廢舊排氣扇拆卸下來的交流電動(dòng)機(jī)、螺絲刀

1[直流電動(dòng)機(jī)工作原理]

銅導(dǎo)線繞制成螺旋形、方框形或心形，上面尖端下面彎成圓形。釹鐵硼磁鐵與干電池負(fù)極相連放在桌面上，線圈尖端放至干電池凸起的正極上，下端與釹鐵硼磁鐵相接觸，觀察到線圈快速轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

2[直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造對比]

用螺絲刀把迷你小風(fēng)扇實(shí)驗(yàn)中小直流電動(dòng)機(jī)拆開，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對比從廢舊壁扇及廢舊排氣扇拆卸下來的交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造。

3[迷你小風(fēng)扇]

用導(dǎo)線將開關(guān)、電池盒、直流電動(dòng)機(jī)串聯(lián)起來，給電動(dòng)機(jī)裝上小扇葉，往電池盒放入2節(jié)5號干電池，閉合開關(guān)，小風(fēng)扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)送來徐徐涼風(fēng)。