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1、-电机发展历史年鉴-第 5 页电机的发展大体上可以分为四个阶段：（1）直流电机；（2）交流电机；（3）控制电机；（4）特种电机。1820年，丹麦物理学家奥斯特（Oersted）发现了电流在磁场中受机械力的作用，即电流的磁效应。1821年，英国科学家法拉第(Faraday)总结了载流导体在磁场内受力并发生机械运动的现象，法拉第的试验模型可以认为是现代直流电动机的雏形。1824年，阿拉果（Arago）发现了旋转磁场，为交流感应电动机的发明奠定了基础。当时阿拉果（Arago）转动一个悬挂着的磁针，在磁针外围环绕一个金属圆环，以研究磁针旋转时圆环所起的阻尼作用，这就是首次利用机械力所产生的旋转磁场。1
2、825年，发现了阿拉果旋转现象，根据作用力和反作用力的原理，利用外绕金属圆环的旋转，阿拉果使悬挂的磁针得到一定的偏转，这个现象实质上就是以后多相感应电动机的工作基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了单极直流电机。1832年，人们知道了单相交流发电机。由于生产上没什么需要，加上当时科学水平的限制，人们对交流电还不很了解，所以交流电机实质上没什么发展。1833年，法国发明家皮克西（Pixii）制成了第一台旋转磁极式直流发电机，主要利用了磁铁和线圈之间的相对运动和一个换向装置，这就是现代直流发电机的雏形。楞次已经证明了电机的可逆原理。18331836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台A
3、RBOR步进电机生产率为35米3时。1834年，俄国物理学家雅可比（）设计并制成了第一台实用的直流电动机，该电动机有15瓦，由一组静止的磁极和一组可以转动的磁极组成；依靠两组磁极之间的电磁力和换向器的换向作用，得到了连续的旋转运动。1838年，雅可比把改进的直流电动机装在一条小船上。1850年，美国发明家佩奇（Page）制造了一台10马力的直流电动机，用来驱动有轨电车。1851年，辛斯坦得首先提出（1863年再次由华尔德提出）电流代替永磁来励磁，使磁场得以初步加强。由希奥尔特首先提出（18661867年再次由华尔德和西门子提出）用蓄电池他励发展到自励，最终地解决了加强励磁的问题。1857年，英
4、国电学家惠斯通（Wheatstone）发明了用伏打电池励磁的发电机。1860年，潘启诺梯（Pacinotti）在电动机的模型中提出环形电枢绕组的结构，由于铜线的利用变差没有受到人们的重视。1864年，英国特理学家麦克斯韦（Maxwell）提出了麦克斯韦方程组，创立了完整的经典电磁学理论体系，为电机电磁场分析奠定基础。1867年，马克斯威尔对自励现象作出了数学分析，是电机理论中的第一篇经典论文。德国工程师西门子（Siemens）制造了第一台自馈式发电机，甩掉了伏打电池。1870年，格拉姆（Gramme）提出了发电机环形闭合电枢绕组的结构，由于环形绕组为分布绕组，电压脉动较小，换向和散热情况均较良
5、好，所以很快取代了T型绕组。由于对这二种结构进行对比的结果，终于使电动机的可逆原理为公众所接受，从此发电机和电动机的发展合二为一。1871年，凡麦尔准发明了交流发电机。1873年，由海夫纳-阿尔泰涅克提出鼓型电枢绕组，既具有T型和环形电枢绕组的优点，又免除了它们的缺点；因为鼓型电枢绕组实质上就是T型电枢绕组的分布化。麦克斯韦出版电磁通论。1876年，亚勃罗契诃夫首次采用交流发电机和开磁路式串联变压器，来供电给他所发明的“电烛”，是交流电用于照明系统的开始。1878年，为了加强绕组的机械固定和减少铜线内部的涡流耗损，绕组的有效部分放到铁心的槽中。1879年，拜依莱（Bailey）首次用电的办法获
6、得了旋转磁场，采用依次变动四个磁极上的励磁电流的方法，如果在四个磁场的中间放一个铜盘，由于感应涡流的作用，铜盘将随着磁场的变动而旋转，这就是最初的感应电动机。1880年，爱迪生（Edison）提出采用迭片铁心；这样就大大减少了铁心损耗，同时降低了电枢绕组的温升。同年，马克西提出将铁心分成几迭，每迭之间留出一定宽度的通风槽以加强散热。使得直流电机的电磁负荷、单机容量和效率都提高到前所未有的水平；这样，换向器上的火花问题就成为当时的突出问题。1882年，台勃莱兹（Deprez）把米斯巴哈水电站发出的2千瓦直流电能，通过一条57公里长的输电线送到慕尼黑，从而证明了远距离输电的可能性。台勃莱兹的试验，
7、为电能和电机的应用打开了广阔的前景。是直流电机发展史上的一个重要转折点。1883年，台勃莱兹在巴黎科学院提出，把二个在时间和空间上各自相差1/4周期的交变磁场合成，就可以得到一个旋转磁场。1884年，曼奇斯（Menges）发明了补偿绕组和换向极，促进了电、磁负荷和单机容量的进一步提高，而容量继续提高的主要困难和限制，仍然是换向器上的火花问题。霍普金生兄弟发明了具有闭合磁路的变压器。1885年，齐波诺斯基（Zipernowski）、得利（Deri）和勃拉第（Blathy）三人提出了心式和壳式结构，使得单相变压器在照明系统中得到了一定的应用。弗拉利斯（Ferraris）发现二相电流可以构成旋转磁场
8、。在不知前人研究成果的情况下，弗拉利斯得出了与拜依莱和台勃莱兹同样的结论；并且进一步把利用交流电来产生旋转磁场，和利用铜盘来产生感应涡流这两个思想结合起来，制成了第一台二相感应电动机。福勃斯（Forbs）提出用炭粉来做电刷。使得火花问题暂告缓和。1886年，霍普金生兄弟（John and Edward hopkinson）确立了磁路的欧姆定律，使得人们能够自觉地来设计电机的磁路。1888年，弗拉利斯在意大利科学院提出了“利用交流电来产生电动旋转”的经典论文。同一时期（18861888年），特斯拉亦独立地从事于旋转磁场的研究和试验，而且和弗拉利斯互不相涉和几乎同时地发明了感应电动机。1889年，
9、多利沃-多勃罗夫斯基提出采用三相制的建议，证明三相交流电也可以产生旋转磁场，同时设计和制出了第一台三相变压器和三相感应电动机。1891年，阿诺尔德（Arnold）建立了直流电枢绕组的理论，使直流电机的设计和计算建立在更加科学的基础上。三相制就迅速的被推广使用。1893年左右，开耐莱（Kenelly）和司坦麦茨（Steinmetz）开始利用复数和向量来分析交流电路。1894年，海兰（Heyland）提出“多相感应电机和变压器性能的图解确定法”的论文，是感应电机理论中的第一篇经典性论文。同年，弗拉利斯已经采用把脉振磁场分解为二个大小相等、转向相反的旋转磁场的办法来分析单相感应电动机；虽然弗拉利斯所
10、得的结果仍不免于错误，但是他所用的方法，却对旋转电机的理论分析有着不可磨灭的贡献，这种方法以后被称为双旋转磁场理论。1895年，波梯（Potier）和乔治（Goege）建立了交轴磁场理论。1899年，在研究凸极同步电动机的电枢反应时，勃朗台尔（Blondel）提出双反应理论；这个理论后来被道黑提（Doherty）、尼古尔（Nickle）和派克（Park）等人所发展，成为现代同步电机理论的基础。1913年，福提斯古（Fortescue）开始分析感应电动机的不对称情况1918年，福提斯古提出了求解三相不对称问题的对称分量法。1920年，英国人所开发步进电机。19201940年许多学者（Drefus
11、, Punga, Fritz, Moller, Heller）对双笼和深槽电机的理论和计算方法，谐波磁场所产生的寄生转矩，异步电机的噪音等问题进行了一系列研究。19261930年，道黑提和尼古尔二人先后提出了五篇经典性论文，发展了勃朗台尔的双反应理论，求出了稳态和暂态时同步电机的功角特性，和三相、单相突然短路电流。1929年，派克利用坐标变换和算子法，导出了暂态时同步电机的电势方程和算子阻抗。同一时期，许多学者又深入地研究了同步电机内部的磁场分布，得出了各种电抗的计算公式和测定方法。所有这些工作，使得同步电机内部的理论达到了比较完善的地步。19351938年，克朗（Kron）系统地提出了利用张
12、量分析来研究旋转电机的方法。1940年前后，出现了一系列新的控制电机，例如电机放大机，交流测速发电机，回转变压器等。为了满足控制系统的要求，自整角机的精度和伺服电动机的性能亦有很大的提高。同一时期，小型分马力电机的理论已有较大的发展。1950年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上。19501960年，许多学者进一步研究了同步电机和感应电机的电磁机械暂态。由于利用了物理模型和模拟计算机，使得许多复杂的电机动态运行问题得到了解决。1959年起，逐步建立起机电能量转换的新体系。1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）雏形，这是关于开关磁阻电机最早的研究。1972年，进一步对带半导体开关的小功率开关磁阻电动机（10w1kw）进行了研究。1975年，开关磁阻电机有了实质性的进展，并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司（SRD Ltd.），专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年，英国（SRD Ltd.）首先推出了开关磁阻电机SRD系列产品，该产品命名为OULTON。1984年，TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于有轨电车的驱动系统，到1986年已运行500km。