如果您對我說(shuō)電流從正流向負流感到困惑，那恰好是歷史慣例。像本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)這樣的人幫助弄清了18世紀的電之謎，他們認為這是正電荷的流動(dòng)，因此它由正向負流。我們將此想法稱(chēng)為常規潮流 ，直到今天仍在諸如弗萊明的左手定則之類(lèi)的東西中使用它。現在，我們對電的工作原理有了更好的認識，我們傾向于將電流視為電子流，從負到正，方向與常規電流相反。當您試圖找出電動(dòng)機或發(fā)電機的旋轉方向時(shí)，請務(wù)必記住，電流表示常規電流 而不是電子流。

理論上電動(dòng)機如何工作

電，磁和運動(dòng)之間的聯(lián)系最初是由法國物理學(xué)家安德烈·瑪麗·安培 (André- MarieAmpère，1775-1867年)發(fā)現的，這是電動(dòng)機的基礎科學(xué)。但是，如果我們想將這一驚人的科學(xué)發(fā)現轉化為更實(shí)用的技術(shù)來(lái)為我們的電動(dòng)割草機和牙刷提供動(dòng)力，我們必須將其進(jìn)一步發(fā)展。發(fā)明者是英國人邁克爾·法拉第(Michael Faraday，1791-1867年)和威廉·斯特金(William Sturgeon，1783-1850年)和美國人 約瑟夫·亨利(Joseph Henry，7977-1878年)。這就是他們如何實(shí)現他們的杰出發(fā)明。

假設我們將電線(xiàn)彎曲成方形的U形環(huán)，那么實(shí)際上有兩條平行的電線(xiàn)穿過(guò)磁場(chǎng)。其中一個(gè)通過(guò)導線(xiàn)將電流帶離我們，而另一個(gè)則將電流再次帶回。因為電流在電線(xiàn)中以相反的方向流動(dòng)，所以弗萊明的左手定律告訴我們兩條電線(xiàn)將以相反的方向運動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，當我們接通電源時(shí)，其中一根電線(xiàn)將向上移動(dòng)，而另一根電線(xiàn)將向下移動(dòng)。

如果線(xiàn)圈能夠繼續這樣運動(dòng)，它將連續旋轉-我們將在制造電動(dòng)機的道路上步入正軌。但這對于我們目前的設置是不可能發(fā)生的：電線(xiàn)會(huì )很快纏結在一起。不僅如此，如果線(xiàn)圈旋轉得足夠遠，還會(huì )發(fā)生其他情況。一旦線(xiàn)圈到達垂直位置，它將翻轉，因此電流將以相反的方式流過(guò)它。現在，線(xiàn)圈兩側的力將反向。與其沿相同方向連續旋轉，不如沿原來(lái)的方向移動(dòng)!想象一下像這樣的帶有電動(dòng)機的電動(dòng)火車(chē)：它會(huì )一直在現場(chǎng)前后移動(dòng)，而無(wú)需實(shí)際行駛。

在實(shí)踐中電動(dòng)機如何工作

有兩種方法可以解決此問(wèn)題。一種是使用一種周期性地反轉方向的電流，稱(chēng)為交流電(AC)。對于我們在家庭中使用的電池供電的小型電動(dòng)機，一種更好的解決方案是添加一個(gè)稱(chēng)為換向器的組件到線(xiàn)圈的兩端。(不必擔心毫無(wú)意義的技術(shù)名稱(chēng)：這個(gè)稍稍過(guò)時(shí)的單詞“ commutation”有點(diǎn)像“ commute”一詞。它只是意味著(zhù)來(lái)回更改，就像通勤意味著(zhù)來(lái)回旅行一樣。)換向器是最簡(jiǎn)單的形式，它是一個(gè)分為兩個(gè)獨立的兩半的金屬環(huán)，其作用是每次線(xiàn)圈旋轉半圈時(shí)使線(xiàn)圈中的電流反向。線(xiàn)圈的一端連接到換向器的每一半。來(lái)自電池的電流連接到電動(dòng)機的電端子。它們通過(guò)一對稱(chēng)為電刷的松散連接器將電力饋入換向器，由石墨片(類(lèi)似于鉛筆“鉛”的軟碳”)或細長(cháng)的彈性金屬制成(如其名稱(chēng)所示)，該金屬“刷”在換向器上。將換向器安裝到位，當電流流過(guò)電路時(shí)，線(xiàn)圈將沿相同方向連續旋轉。

像這樣的簡(jiǎn)單實(shí)驗電動(dòng)機無(wú)法產(chǎn)生很多功率。我們可以通過(guò)三種方式增加電動(dòng)機可以產(chǎn)生的旋轉力(或轉矩)：或者可以使用功能更強大的永磁體，或者可以增加流過(guò)電線(xiàn)的電流，或者可以制造線(xiàn)圈，從而達到以下目的：許多“轉”(圈)的非常細的線(xiàn)，而不是一“轉”的粗線(xiàn)。實(shí)際上，電動(dòng)機還具有彎曲成圓形的永磁體，因此它幾乎接觸在其內部旋轉的電線(xiàn)線(xiàn)圈。磁鐵和線(xiàn)圈之間的距離越近，電動(dòng)機產(chǎn)生的力就越大。

盡管我們描述了許多不同的部分，但您可以將電動(dòng)機視為只有兩個(gè)基本組件：

電機外殼邊緣周?chē)幸粋€(gè)或多個(gè)永磁體，它們保持靜態(tài)，因此被稱(chēng)為電機定子。

定子內部有一個(gè)線(xiàn)圈，該線(xiàn)圈安裝在高速旋轉的軸上，這稱(chēng)為轉子。轉子還包括換向器。

通用馬達

這樣的直流電動(dòng)機非常適合電池供電的玩具(例如火車(chē)模型，無(wú)線(xiàn)電遙控汽車(chē)或電動(dòng)剃須刀之類(lèi)的東西)，但是在許多家用電器中卻找不到它們。小型電器(如咖啡研磨機或電動(dòng)食物攪拌機之類(lèi)的東西)傾向于使用所謂的通用電動(dòng)機，該電動(dòng)機可以由交流或直流電供電。與簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機不同，通用電動(dòng)機具有電磁體，而不是永磁體，它從您輸入的直流或交流電源中獲取電力：

當您輸入直流電時(shí)，電磁體的工作原理類(lèi)似于傳統的永磁體，并且會(huì )產(chǎn)生始終指向同一方向的磁場(chǎng)。就像在簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機中一樣，每次線(xiàn)圈翻轉時(shí)，換向器都會(huì )使線(xiàn)圈電流反向，因此線(xiàn)圈始終沿相同方向旋轉。

但是，當您輸入交流電時(shí)，流經(jīng)電磁鐵的電流和流經(jīng)線(xiàn)圈的電流都會(huì )正好相反地反向，因此線(xiàn)圈上的力始終在同一方向上，并且電動(dòng)機始終沿順時(shí)針?lè )较蚧蚍捶较蛐D。順時(shí)針。換向器呢?電流的頻率變化遠快于電動(dòng)機的旋轉速度，并且由于磁場(chǎng)和電流始終是同步的，因此在任何給定的時(shí)刻，換向器所處的位置實(shí)際上并不重要。

其他種類(lèi)的電動(dòng)機

在簡(jiǎn)單的直流和通用電動(dòng)機中，轉子在定子內部旋轉。轉子是連接到電源的線(xiàn)圈，而定子是永磁體或電磁體。大型交流電動(dòng)機(用于工廠(chǎng)機器等)的工作方式略有不同：它們使交流電通過(guò)相對的磁鐵對以產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，從而在電動(dòng)機的轉子中“感應”(產(chǎn)生)磁場(chǎng)，從而導致它旋轉。您可以在我們有關(guān)交流感應電動(dòng)機的文章中了解更多信息。如果您使用其中一臺感應電動(dòng)機并對其“展開(kāi)”，那么定子將有效地布置在較長(cháng)的連續軌道中，轉子可以沿其沿直線(xiàn)滾動(dòng)。這種巧妙的設計被稱(chēng)為線(xiàn)性電動(dòng)機，您會(huì )在工廠(chǎng)機器和浮動(dòng)的“磁懸浮”(磁懸浮)鐵路中找到它。

另一個(gè)有趣的設計是無(wú)刷直流(BLDC)電機。定子和轉子有效地互換，在中心處有多個(gè)固定的鐵線(xiàn)圈，永磁體圍繞它們旋轉，換向器和電刷由電子電路取代。您可以在我們有關(guān)輪轂電機的主要文章中閱讀更多內容。 步進(jìn)電機可以精確控制角度旋轉，是無(wú)刷直流電機的一種變體。了解更多電機專(zhuān)業(yè)知識及技巧，可加入qq群136274082，業(yè)內專(zhuān)業(yè)老師傅解答。