什么是电机？

1831 年，英国物理学家迈克尔法拉第发现了电磁感应定律，即当您在空心线圈中移动磁铁时，电流会流动。电磁感应定律证明电能和机械能是可以相互转换的。据说这是发明马达的催化剂。当时的英国正处于第一次工业革命时期，蒸汽动力是革命的动力。在没有电网的那个年代，没有人能认识到靠电力工作的电机的重要性。
 

自从法拉第发现电磁感应以来，人们发明了许多电动机。1834 年，Thomas Davenport 发明了实用的直流电机。之后，一位南斯拉夫的电气工程师，后来成为美国人，尼古拉·特斯拉，想出了用交流电驱动电机的想法。1882年，他在公园散步时，突然想到了旋转磁场原理的想法。1887年，他利用旋转磁场完成了实用的两相交流电动机（感应电动机）。此后，变压器、三相三线制等交流技术以及电网得到发展。电力供应越多，电动机的使用范围就越广。

多亏了特斯拉的突破，现在我们可以用电和电机来享受我们的生活。顺便说一句，特斯拉曾经在伟大的发明家爱迪生经营的公司工作，他与爱迪生发生冲突并在一年内离开了公司。特斯拉留下的文字愤世嫉俗地扭曲了爱迪生的话：“天才是百分之一的灵感和百分之九十九的努力”。

据说日本最早使用的电机是用于 1890 年在东京浅草开设的日本第一座西式摩天大楼龙云阁的电梯（可容纳 15-20 人，运行至 8 层）。更何况日本没有这样的技术来设计和制造电机，电梯采用了美国购买的15马力电机（直流电机）。虽然据称该电梯因频繁故障在一年内停运，但它却成为展现人们对机动化挑战精神的一集。

1890年代，日本开始使用进口电机，例如矿山泵。由于当时日本的工业技术水平远低于欧美，所以大部分电器都是进口的。然而，据说它们经常出现故障。因此，国产电机逐渐蓄势待发。

1895年，日本生产的第一台电动机（感应电动机）问世。1915年安川电机作为纯日本产电气产品的制造和销售公司成立，并于1917年首次订购感应电机。由此开始，煤矿经营者开始订购安川电机他们的泵和运输。

电机诞生 180 年后，得益于设计制造技术、材料技术和电子技术的进步，电机的性能和可用性显着提高。根据功能和结构的分类，电机的调用方式有多种，例如伺服电机精确工作以执行命令，直线电机进行直线运动，振动电机通过振动来通知手机来电和组合式减速机用减速电机。电机虽然结构相同，但也有一些名称。从煤矿用电机开始，现在安川电机的电机扩展到工业机械、机器人和电动汽车（EV）等广泛领域。例如，下面的列表显示了一些用于 EV 电机的名称。人们命名马达来定义与其他人的差异，导致为马达留下了许多名称。如此复杂的背景，也是“电机多元化的证明”。

直流电机流过直流电 (DC)，交流电机流过交流电。无刷直流电动机是用半导体开关元件代替电刷和换向器的直流电动机。万能电机可以在家用交流100V电的情况下高速旋转电机，同时保持与直流电机相同的电刷和换向器。除此之外，还有一个步进电机随着方波电流流动和一个开关磁阻电机。超声波马达是一种特殊的马达，通过施加高频电压振动压电陶瓷来工作。

许多日本小学生在上小学时在科学实验中使用的电机是直流电机。它是模型、消费类电子产品和手机振动电机中最常用的电机。粗略地解释一下电机的结构，里面有转子和定子。转子是与轴相连的部件，定子是固定部件，包括外部。

直流电机中的定子装有向转子提供电流的永磁体和电刷，转子装有绕组和换向器。一旦电刷向换向器提供直流电流，电流就开始流过连接到换向器的绕组并产生转矩。在这里，绕组和换向器具有以转矩保持相同水平的方式使电流流动的机制。直流电机的最大特点是它与干电池一起工作的可用性。只需改变电机线的连接，就可以改变旋转方向。这就是直流电机被广泛接受的原因。
 

您可以将无刷直流电机描述为“没有电刷但具有类似于直流电机的功能的电机”。它以定子中的绕组和转子中的永磁体作为其结构。它没有直流电机曾经拥有的电刷和换向器，而是在电机外部安装了一个半导体开关元件。它的作用是让直流电流一直流过三相绕组中的两相，U、V 和 W 相。它根据霍尔元件传感器等检测到的永磁体的位置来切换电流，并不断产生相同的电流扭矩水平。

另一方面，同步电机使用安装在转子边缘的角度传感器检测到的信息以正弦波驱动。同步电动机是以三相绕组产生的磁场的旋转与转子的旋转同步的机理命名的。同步电机的结构与无刷直流电机基本相同。因此，人们常把同步电机换成无刷直流电机，反之亦然。

同步电机和无刷直流电机的特点之一是它们能够防止电刷磨损和电噪声。它们还能够通过使用强稀土磁铁实现小型化、高输出和高效率。由于这些特点，有广泛的用途，如信息设备、家用电子产品、车载电机和伺服电机。据说直流电机占70%，无刷直流电机和同步电机合计占小型电机总产量的20%。
 

感应电机的旋转原理是基于法国物理学家阿拉戈发现的“阿拉戈旋转”。这是一种现象，当你将一个铝盘放在一个 U 形磁铁之间，并把磁铁朝旋转方向移动时，铝盘开始向同一方向旋转，有一点时间滞后。当U形磁铁产生的磁场在铝盘上发生变化时，铝盘上流过螺旋电流（电磁感应定律），电流与U形磁铁的磁场共同作用产生电磁力。感应电动机是应用了阿拉戈旋转的发明。

感应电动机的定子在其结构中装有三相绕组。转子装有笼状铝件（壳状导体）。当您以正弦波驱动三相绕组时，它会产生一个以该频率旋转的磁场。然后，根据阿拉戈的旋转原理，电流流过接收磁场变化的鼠笼式导体，转子开始旋转，有一点时间滞后。

与使用永磁体的无刷直流电机和同步电机相比，感应电机的效率较低，但是，它们具有其他特性，例如适用于三相交流 200V 商用电源，无需霍尔元件传感器即可旋转。角度传感器，不易损坏，可与交流驱动器高效运行，可通过大型电机实现大输出。因此，感应电机在工业领域和车辆中有很多用例。与生物多样性类似，我们有各种各样的电机，根据材料的结构和分布的差异，它们的性质范围很广。