電機(jī)不都是旋轉(zhuǎn)的,直線電機(jī)了解下,沒準(zhǔn)你正在用著呢
電機(jī)是當(dāng)今工業(yè)的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備,遍布工業(yè)和家用的各個(gè)領(lǐng)域,即便是不從事工業(yè)職業(yè)的人,恐怕也對電機(jī)并不陌生。
由于電機(jī)的便利性,很多工業(yè)制造模式都是基于旋轉(zhuǎn)電機(jī)研發(fā)的,電機(jī)幾乎成為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的代名詞了。但是電機(jī)一定都是旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的嗎?當(dāng)然不是,今天就來介紹一下旋轉(zhuǎn)電機(jī)的展開版——直線電機(jī)。
盡管直線電機(jī)的普及率還不高,但是其研發(fā)的歷史并不短,幾乎從旋轉(zhuǎn)電機(jī)被發(fā)明不久,人們就在試圖研發(fā)直線電機(jī)。
直線電機(jī)可以看成是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的展開版,就是將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子都展平,然后按照旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)行原理去構(gòu)建直線電機(jī),讓電機(jī)不需要機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)換就實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),減少了機(jī)械損耗,提高了能源利用率,滿足了很多設(shè)備的運(yùn)行要求。
1840年英國物理學(xué)家惠斯登開始提出和制作了略具雛形的直線電機(jī)。就是那個(gè)惠斯登電橋的——拓展使用者,(惠斯登電橋是由英國發(fā)明家克里斯蒂在1833年發(fā)明的,但是由于惠斯登第一個(gè)用它來測量電阻,所以人們習(xí)慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋??死锼沟僭谔煊徐`,一定難掩不平)。
惠斯登制作的直線電機(jī)雛形并不具備實(shí)際使用能力,但是卻開啟了一個(gè)新的構(gòu)建思路,從此以后很多科學(xué)家都致力于研發(fā)直線電機(jī),在160多年的歷史中,直線電機(jī)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。
1840~1955年為探索實(shí)驗(yàn)階段:這個(gè)階段是理論建立階段,在這個(gè)階段中直線電機(jī)的理論被提出并得到認(rèn)同,但是在反復(fù)的探索實(shí)驗(yàn)中,遭遇了不斷的失敗。
盡管沒有試驗(yàn)成功,但是對直線電機(jī)理論的堅(jiān)信和對直線電機(jī)前景的展望,還是讓眾多工程師不斷針對實(shí)際應(yīng)用來進(jìn)行研發(fā),曾有人提出要用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)火車,但是受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和制造能力,這些偉大的設(shè)想都沒能取得成功。
屢敗屢敗的幾代工程師在反復(fù)的實(shí)驗(yàn)探索中獲取了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這對于驗(yàn)證理論有了充分的證據(jù),也讓直線電機(jī)的發(fā)展取得了飛躍性的成果。
1945年,美國西屋電氣公司研制成功電動(dòng)飛機(jī)彈射器,用7400kW的直線電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力,用4.1s將一架重4535kg的噴氣式飛機(jī)由靜止加速的188km/h的速度。
這次試驗(yàn)成功,讓直線電動(dòng)機(jī)展現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn),并受到更為廣泛的重視。隨后,美英兩國研發(fā)的直線電機(jī)在核動(dòng)力領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域都取得非常好的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)人們開始大力研發(fā)針對高速列車的直線電機(jī)。
1956~1970年為開發(fā)應(yīng)用階段:有了前期的研發(fā)基礎(chǔ),自1955年以后,直線電機(jī)進(jìn)入了全面的開發(fā)階段,特別是依托控制技術(shù)和材料的驚人發(fā)展,讓直線電機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。
到1965年以后,各種以直線電機(jī)為動(dòng)力的實(shí)用設(shè)備被逐步開發(fā)出來,例如采用直線電機(jī)的MHD泵、自動(dòng)繪圖儀、磁頭定位驅(qū)動(dòng)裝置、電唱機(jī)、縫紉機(jī)、空氣壓縮機(jī)、輸送裝置等。
1971年至今為實(shí)用商品階段:從1971年開始直線電機(jī)進(jìn)入了獨(dú)立的應(yīng)用時(shí)代,在這個(gè)時(shí)代,各類直線電機(jī)的應(yīng)用得到了迅速的推廣,制成了許多具有實(shí)用價(jià)值的裝置和產(chǎn)品,例如直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鋼管輸送機(jī)、運(yùn)煤機(jī)、起重機(jī)、空壓機(jī)、沖壓機(jī)、拉伸機(jī)、各種電動(dòng)門、電動(dòng)窗、電動(dòng)紡織機(jī)等等。特別可喜的是利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮列車,其速度已超500km/h,接近了航空的飛行速度。
直線電機(jī)對此旋轉(zhuǎn)電機(jī)有著非常明顯的優(yōu)點(diǎn),機(jī)械構(gòu)造簡單,不需要中間轉(zhuǎn)換的機(jī)械部件。響應(yīng)速度快,靈敏度高,隨動(dòng)性好。密封性好,適應(yīng)性強(qiáng)。工作穩(wěn)定可靠,壽命長。動(dòng)力強(qiáng),額定值高。并且定位精度高。
目前有的直線電機(jī)被用于磁懸浮列車,有的直線電機(jī)被應(yīng)用在民用領(lǐng)域,那就是手機(jī)振動(dòng)器,蘋果公司已經(jīng)使用直線電機(jī)振動(dòng)器,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的偏心輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)器,用于最新型的蘋果手機(jī)中,而這一開創(chuàng)被很多手機(jī)廠商效仿,當(dāng)你的手機(jī)來電震動(dòng)時(shí),也許是一粒高科技直線電機(jī)在提醒你接電話了。
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