小电动机有大作用
作者: 薛海凤生活中但凡有转动的东西,大多有电动机的身影。像电风扇、抽油烟机、洗衣机、冰箱、空调、微波炉、吸尘器、录音机等。电动机,俗称马达,是实现电能转换为机械能的一种装置,主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。
1870年,比利时的工程师格拉姆发明了直流电动机,它的问世让电动机实用机械被广泛用作推动力进入人们生活,同一时段,德国西门子推出了不烧油的电机车,在柏林工业展览会上获得一片喝彩声,此后电动机的效率不断提高。
随后美国发明家特斯拉发明了交流电动机,结构比直流电动机更简单,用途更广泛,它的发明让电动机真正进入到家用电器领域。电动机的发明及应用对人类意义非凡,为人类生活带来翻天覆地的变化。
电动机分类方法很多。按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电动机。其中交流电动机分为单相电动机和三相电动机。电动机按结构及工作原理分为直流电动机、异步电动机和同步电动机。若按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。
现在的电动机种类繁多,对应不同特点及用途,满足人们生活方方面面的需求。高级汽车中,为确保乘车舒适感及显示装置状态需求,要使用40~50台电动机。特殊领域中各种飞行器、探测器、自动化装备等使用的电机多为特种电机或新型电机,有谐波电动机、微波电动机等。潜水式电动机在额定水压下能长期在水中运行。对大功率、低转速的压缩机等机械设备,常采用同步电机。对要求较宽广和平滑调速范围的运输机械、轧机、大型机床、造纸机械等,采用直流电机较经济、方便。
减速电机广泛应用于冶金、矿山、建筑、纺织、印染、制药等通用机械设备的减速传动机构,具有能耗低、性能优越等优点。直流变频空调的压缩机和风机采用无刷直流电动机,与交流变频空调相比,噪声更低,电机效率高,节能更显著,制冷或制热更快。自动化霜电冰箱用带有减速器的永磁同步电动机来控制压缩机运行达到自动化霜的效果。全自动波轮洗衣机的洗涤桶与脱水桶套在一起,分为内外桶,采用单向电容运转异步电动机,实现洗涤与脱水两个功能。全自动滚筒式洗衣机采用变极双速单向异步电动机实现衣服洗涤和脱水。
变频洗衣机采用无刷直流电动机直接驱动方式,有效降低噪声,运行稳定,转速可调,实现对不同材质衣服不同转速的洗涤和脱水,降低衣服磨损,效率高,启动电流小,节约能源。电动工具及汽车用电器中使用的电动机多采用永磁式直流电动机。家用电风扇按结构可分为台扇、吊扇、换气扇、转叶扇、空调扇、冷风扇等。利用电子技术和微电脑技术,电风扇朝着多功能、舒适化、高档化方向发展。
直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到安培力作用发生转动的原理制成的,工作时将电能转化为机械能。主要由定子与转子两部分组成,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子,比如能够转动的线圈和固定不动的磁体。直流电动机具有构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、价格便宜、无污染等优点,广泛用于电动剃须刀、电动自行车、影碟机、电子表、玩具赛车等。
交流同步电动机是种恒速驱动电动机,其转子转速与电源频率保持恒定的比例关系,被广泛应用于电子仪器、办公设备、纺织机械等。交流异步电动机其电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速,称为异步电机,广泛用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、吸尘器、油烟机、洗碗机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。
未来,手机、玩具电动机等不断向小型化、薄型化方向发展。办公自动化设备用电动机的发展方向是高速化、高可靠性、低噪声、低振动、长寿命。家电领域电器用电动机正朝着节能性、低噪声、智能化、高性能、轻薄短小化、永磁化、无刷化、一体化、组合化的方向发展。高性能和轻薄短小化主要指提高产品性能,缩小产品尺寸。比如采用高性能稀土永磁材料,可提高电动机效率,缩小电机体积。无刷化指发展无刷直流电机,提高产品可靠性,延长使用寿命,降低机械噪声。组合化是将角度传感器、速度传感器、减速器等,组合成不同用途的一体单元,作为整机的一个独立功能组成产品或部件。其他电动机生产技术朝着集约化、柔性化、自动化、专业化、生产协作配套网络化方向发展。
下面让我们来做小实验吧
[器材]

钕铁硼磁铁、5号干电池、铜导线、小扇叶、开关、电池盒、直流电动机、废旧壁扇及废旧排气扇拆卸下来的交流电动机、螺丝刀
1[直流电动机工作原理]

铜导线绕制成螺旋形、方框形或心形,上面尖端下面弯成圆形。钕铁硼磁铁与干电池负极相连放在桌面上,线圈尖端放至干电池凸起的正极上,下端与钕铁硼磁铁相接触,观察到线圈快速转动起来。
2[直流电动机与交流电动机内部构造对比]

用螺丝刀把迷你小风扇实验中小直流电动机拆开,观察内部结构,并对比从废旧壁扇及废旧排气扇拆卸下来的交流电动机内部构造。
3[迷你小风扇]

用导线将开关、电池盒、直流电动机串联起来,给电动机装上小扇叶,往电池盒放入2节5号干电池,闭合开关,小风扇快速转动送来徐徐凉风。