电机简史及发展趋势

IT专题课程报告

题目：电机简史及发展趋势

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xx大学XX学院

二零一三年四月

电机简史与发展趋势

摘要

本文通过电机的发展史和现状分析,结合电机发展的特点,对电机的未来发展趋势作了预测和构想,并具体阐述了部分新兴电机的发展趋势。关键词：电机;简史；发展

1电机发展史

1.1直流电机的产生与形成

1.1.1世界上第一台电机

1820年奥斯特发现了电流磁效应，随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律：

θIBL F sin

1821年9月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机。

1.1.2第一台真正意义上的电机

1831年，法拉第利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机。这台发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；铜圆盘放置在蹄形永磁体的磁场中，当转动摇柄使铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，电路中产生了持续的电流。

1.1.3振荡电动机

1831年夏，亨利对法拉第的电动机模型进行了改进

该装置的运动部件是在垂直方向上运动的电磁铁，当它们端部的导线与两个电池交替连接时，电磁铁的极性自动改变，电磁铁与永磁体相互吸引或排斥，使电磁铁以每分钟75个周期的速度上下运动。

亨利的电动机的重要意义在于这是第一次展示了由磁极排斥和吸引产生的连续运动，是电磁铁在电动机中的真正应用。

1.1.4第一台能产生连续运动的旋转电动机

1832年，斯特金发明了换向器，据此对亨利的振荡电动机进行了改进，并制作了世界上第一台能产生连续运动的旋转电动机。后来他还制作了一个并励直流电动机。

1.1.5雅可比的电动机

1834年，德国的雅可比在两个U 型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁，通电后，棒型磁铁与U 型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。

1.1.6直流发电

1882年，德国将米斯巴哈水电站发出的2千瓦直流电通过57千米1500～2000伏电线输送到慕尼黑，证明直流远距离输电的可能性。

1.2、交流电机的产生与形成

直流在传输中的缺点：电压越高，电能的传输损失越小，但高压直流发电机困难较大，而且单机容量越大，换向也越困难，换向器上的火花使工作不稳定。因而人们就把目光转向交流电机。

1824年，法国人阿拉果（D ．F ．J ．Arago ）在转动悬挂着的磁针时发现其外围环上受到机械力。1825年，他重复这一实验时，发现外围环的转动又使磁针偏转，这些实验导致了后来感应电动机的出现。

1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成，又称感应电动机，这种电动机结构简单，使用交流电，无火花，因此被广泛应用于工业的家庭电器中，交流电动机通常用三相交流供电。

1.3电机迅速发展

1891年，奥斯卡·冯·米勒在法兰克福世界电气博览会上宣布：他与多

里沃合作架设的从劳芬到法兰克福的三相交流输电电路，可把劳芬的一

架300×735.5W 55V三相交流发电机的电流经三相变压器提高到了万伏，

输运175千米，顺利通电，从此三相交流电机很快代替了工业上的直流

电机，因为三相制的优点十分明显：材料可靠，结构简单，性能好，效

率高，用铜省，在电力驱动方面又有重大效益。各种各样的电机迅速发

展起来。

1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。

2电机基础知识

2.1电机分类

2.1.1、按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。

1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。

有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。

2.1.2、按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。

1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。

感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

2.1.3、按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

2.1.4、按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。

1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。

2.1.5、按转子的结构可划分：

笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。

2.1.6、按运转速度可划分：

高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。

2.2电机在国民经济中的地位

电能生产——由同步发电机生产；

高压输电——由升压变压器将发电机发出的电压升高到输电电压再输送；

降压用电——由降压变压器将输来的高压电降为所需低电压，供给用电设备；

生产机械的拖动——由各种电动机实现；

控制系统中的信号转换——由各种控制电机完成。

3电机学

3.1磁路

电磁感应定律

1https://www.360docs.net/doc/ca852907.html,/view/157572.htm

闭合回路中的磁通量随时间发生变化，该线圈中必然有感应电势产生，称这种现象为电磁感应。

dt d N dt d e Φ-=ψ-=

Φ=ψN 其中

3.2电力变压器

变压器的总容量大致相当于发电机容量的三倍。输电过程中，通常将电压升高，通过高压输电线传送到远方的城市，经过降压变压器降为10kv 电压，再经过配电降压变压器分配给用户。

输送同样的功率，电压低则电流大，一方面由于大电流在输电线路上引起损耗，另一方面大电流在线路阻抗上产生大的压降，受电端电压很低，电能传送不出去。只有高电压能将电能输送到远方。

3.3、直流电机直流电机（direct current machine ）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

3.4、感应电机的稳态分析主要用作发电机

主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转接的感应电机。感应电机一般都用作电动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。三相感应电动机在工业中应用极广。单相感应电动机则多用于家用电器。感应电机的结构简单．制造方便，价格便宜，运行可靠。其主要缺点是，不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速．此外功率因数恒为滞后。本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和等效电路，接着分析它的运行特性和起动，调速问题。

3.5、同步电机的稳态分析主要用作发电机

同步电机亦是一种常用的交流电机。与感应电机相比较，同步电机的特点是转子的转速n 与电网频率f 之间具有固定不变的关系，即pfnns/60==（单位为转/分），转速sn 称为同步转速。若电网的频率不变，则同步电机的转速恒为常值与负载的大小无关。从原理上看，同步电机即可用作为发电机，亦可用作为电动机或补偿机。现代发电站中的交流发电机几乎全部都是同步发电机。在工矿企业和电力系统中，同步电动机和补偿机用的也不少

3.6水电站的发展

3.6.1坝式水电站河床式电站

一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上。

3.6.2坝后式水电站

当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。一般修建在河流的中上游。

三峡水电站就是坝后式水电站

3.6.3引水式水电站

在河流坡降陡的河段上筑一低坝(或无坝)取水，通过人工修建的引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下游，集中落差，再经压力管道引水到水轮机进行发电。

3.6.4潮汐电站

潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。

最大的潮汐电站——法国朗斯电站。

江厦潮汐试验电站是我国最大的潮汐能电站，到2006年12月31日，电站累计发电1.35亿千瓦时。

3.7汽轮机

3.7.1汽轮机基础知识

将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。汽轮机种类很多。按工作原理可分为冲动式汽轮机、反动式汽轮机和速度级汽轮机。按热力特性可分为凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、供热式汽轮机、饱和蒸汽汽轮机、抽汽背压式汽轮机、多压式汽轮机、乏汽汽轮机等。按汽流方向可分为轴流式汽轮机、辐流式汽轮机、周流(回流)式汽轮机。按用途可分为电站汽轮机、工业汽轮机、船用汽轮机等。按汽缸数目可分为单缸汽轮机、双缸汽轮机和多缸汽轮机。另外还可按照蒸汽初压(低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界)、排列方式(单轴、双轴)等进行分类。

3.7.2汽轮机的发展

一座汽轮发电机总功率为1000兆瓦的电站，每年约需耗用标准煤230万吨。如果热效率绝对值能提高1%，每年可节约标准煤 6万吨。因此，汽轮机装置的热效率一直受到重视。为了提高汽轮机热效率，除了不断改进汽轮机本身的效率，包括改进各级叶片的叶型设计(以减少流动损失)和降低阀门及进排汽管损失以外，还可从热力学观点出发采取措施。

根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率低于20％。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提高到3～4兆帕，温度为400～450℃。随着高温材料的不断改进，蒸汽温度逐步提高到535℃，压力也提高到6～12.5兆帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。50年代初，已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温度为650℃的汽轮机。

现代大型汽轮机通常采用新汽压力24兆帕，新汽温度和再热温度为535～

565℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些汽轮机的电站热效率约为40％。

大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向；

研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。

现代核电站汽轮机的数量正在快速增加，因此研究适用于不同反应堆型的、性能良好的汽轮机具有特别重要的意义。

全世界利用地热的汽轮机的装机容量，1983年已有3190兆瓦，不过对熔岩等深层更高温度地热资源的利用尚待探索；利用太阳能的汽轮机电站已在建造，海洋温差发电也在研究之中。所有这些新能源方面的汽轮机尚待继续进行试验研究。

4电机研究现状

4.1大容量、超高速电机

4.1.1大容量、超高速电机现状

三峡工程开工时，国内尚无制造单机容量700MW水轮发电机组的实践经验三峡工程水轮发电机组采购实行国际公开招标。1997年9月14台左岸水轮发电机组（7.4亿美元）；

法国阿尔斯通和瑞士ABB公司联合制造供应8台套）机组，美国通用电气、德国伏伊特、西门子组成的VGS集团供应另外6台（套）机组。

合同的另一关键内容：我国两家知名的水轮发电机组制造厂东方电机股份有限公司和哈尔滨电机厂有限责任公司总计分包2.3亿美元，约31％的制造任务，并通过与外商约定的技术转让条款，使这两个厂进一步掌握三峡机组的关键技术，为三峡工程右岸电站12台机组的“以我为主”制造打下基础。今天三峡左岸机组与外商的合作制造，使我国发电设备制造业的水平有了阶段性的提高，哈电、东电等已具备独立承担大型水电机组制造的能力。

4.1.2超高速电机研制

超高速电机转速高，几何尺寸小，可以有效节约材料；响应快，可以与原动机或负载直接连接，省去变速装置，减小噪音，提高传动的效率。——国际电工领域的研究热点。

超高速电机转速高，美国Calntix公司开发2MW高速永磁发电机，转速19000～22500r/min；永磁无刷直流电机转速最高可达452000r/min。

我国已研制出50000r/min小功率高速电机；对高速电机的需求比较迫切。

4.1.3高速电机应用领域

（超）高速电机可广泛用于高速磨头，高速的车床、钻床、铣床；医疗器械和手术器械中用的高速电机；高速电动工具以及航空航天等领域。

4.2大功率、超低速电机

主要应用于船舶和舰艇推进系统的直接电力驱动和大型风力发电机。

体积大。

国外已能生产4.5MW的直驱式风力发电机，转速8～13r/min。

4.3、智能材料

近年，新型功能材料——智能材料，如压电陶瓷、超磁致伸缩、电致伸缩、温控与磁控形状记忆合金等等。

由智能材料构思出各种新型能量转换器件与系统，如传感器、执行器和机器人等。成为电工科学新的研究领域。

超声波电机是近年发展迅速的一种压电执行器。

4.4超声波电机

超声波电机是今年来发展的一门新技术，超声波电机是一种完全不同于传统的电机。超声波电机是一种借助摩擦传递动力的驱动机构。它与传统的电动机相比有体积小，机构简单，易于控制和无磁污染超声马达的超静运行特别适用于医院、宾馆、办公室等要求低噪声的场合；它的大能量密度适用于机

器人的驱动，驱动过程中

不需要齿轮装置，适用于

精密定位装置中；在汽车

工业和航天工业中超声

马达也有着广泛的应用

前景，特别是在航天领

域，它有着电磁马达所不

可替代的地位。

超声波电机是在1961

年，Bulova钟表公司首

次开始应用它作为动力。

4.4.1压电效应，逆压电

效应

当材料受力作用而变形时, 其表面会有电荷产生。

TRUM-60旋转型行波超声电机之轴测分解图。

利用压电材料的逆压电效应，把电信号加到压电陶瓷- 金属构成的定子上，使定子产生一定轨迹的机械振动，带动弹性体产生弯曲弹性波,靠外力加压产生摩擦力,使转子旋转,也就是说,显示压电性的晶体,通过压电效应,把力学量与电学量(电场E和电位移D或极化强度P)互相联系起来——电机藕合。驱动转子运动的新型电机。由于定子的振动频率多数工作在超声频范围，因此也被称为超声波电机或超声马达，也可统称为压电致动器。

4.4.2目前发展

日本在超声电机的研究和应用上都处于领先地位。

美国、德国、法国、英国等都己经或正在投入大批的人力、物力开发超声电

机，努力追赶日本。特别是美国，仅Pennysyvania州立大学在1994－1998年就投入1.5亿专门从事压电材料和超声电机研究。德国GmbH公司的产品已用于奔驰汽车自动窗门。

我国超声电机研究是从二十世纪九十年代开始，其中清华大学、哈尔滨工业大学、吉林工业大学、浙江大学、南京航空航天大学先后开展了超声电机的研究，但尚未进入商业应用。

清华大学物理系超声电机项目研究组

https://www.360docs.net/doc/ca852907.html,/usm/

南京航天航空大学超声电机研究中心https://www.360docs.net/doc/ca852907.html,/

4.4.3超声电机技术的应用

由于超声电机具有很多独特的优点,因而它在微型机器人、汽车、航空航天、精密定位仪、光学仪器、内窥镜及武器装备等领域里将有广阔的应用前景。图13列举了国内外成功应用超声电机的部分实例

图13

日本处于领先地位

日本Canon公司生产了带有环型超声电机的照相机，使得该相机聚焦系统结构简单、聚焦快，噪声小。Canon公司已有37种照相机聚焦镜头应用了超声电机，其他Nikon，Olympus等公司的照相机也逐步在采用超声电机。

超声电机能减轻机器人的重量，简化其结构，提高响应速度，世界各国研究者都正在把超声电机用于机器人。

日本丰田公司已在出口到美国的汽车反光镜、方向盘和座椅头靠等都应用了超声电机。

美国在宇宙飞船、火星探测器、导弹、核弹头等航空航天工程中都陆续应用了超声电机。比用传统的电磁电机降低30%的重量。

NASA的Coddar Space Flight Center将超声电机应用空间机器人技术。其中微型机器手MicroArmI使用了具有力矩0.05NM的超声电机。火星机器手MarsArmII使用了三个具有力矩为0.68NM和一个具有0.11NM的超声电机。比使用同等功能的直流电机轻40%。

目前计算机软盘（FD）、光盘（CD-ROM）和硬盘（HD）的磁头的直线运动是采用旋转电磁电机加上齿轮机构来实现的。在这样的传动系统中，如要使机构进一步小型化和

提高运动精度是十分困难的。但如果改用直线型超声电机，就可以使传动系统变小、变薄。

最近几年，日本学者正在努力把直线型超声电机引到计算机上来。

4.4.4超声电机技术的未来

21世纪，航空航天是我国重点发展的领域之一。从国外的应用的情况看，它必将应用超声电机。如纳米卫星、微型飞机、宇宙飞船和空间探测器等，应用超声电机，可以减少其重量，增强其可控性；

机器人和微型机械，也是我国21世纪重点发展的领域之一。超声电机可以使机器人和微型机械简化结构，减轻重量，增强其可控性。随着超声电机的微型化，微型机械可进入人体，如作为人造心脏的驱动器，它将会大大推动人造器官的产业化进程；

21世纪，我国将要大力发展磁浮列车。磁浮列车上的强磁场干扰，使得在磁浮列车上的传统的电磁电机工作失效，超声电机将大有可为；

超声电机在国际上得到越来越多的应用。专家预言：21世纪将是超声电机大放光芒的时代，它将有可能部分取代微、小型的传统电磁电机而得到更广泛的应用。据有关方面透露：美国政府正在实施一项研究和生产计划，要在最近几年内，使美国的超声电机年产量赶上并超过日本达到10亿台以上，将可获得1000亿美元的市场。可以预计：在21世纪，为了发展我国人造卫星、导弹、火箭、飞机、机器人、微型机械、汽车、磁浮列车以及其他精密仪器，将需要大量的、高性能的超声电机。超声电机技术的发展，必将对我国国防和其他国民经济各部门起着重大作用。

未来豪华轿车上的电机之多可达80个，使汽车体积增加，电磁干扰增强。应用超声电机，由于不需齿轮箱从而大大降低其体积；由于超声电机不产生磁场而使汽车的电磁兼容性得到大大改善。汽车上的中央门锁、门窗玻璃的升降，前视镜和雨刮器等，均可用超声电机来代替传统的电磁电机；

随着掌上计算机，可视电话电视、手提式仪器等的发展，微型超声电机将可得到广泛应用。超声电机将使这些微型仪器降低重量和体积，减少其能量损耗；由于超声电机的位置控制精度很高，可达微米级甚至纳米级。超声电机将会在一些精密仪器、医疗设备以及半导体制造技术中得到广泛应用。

4.5纳米发电机

超声波驱动的纳米发电机能收集周围环境中微小的震动机械能并转变为电

能来为其它纳米器件，如传感器，探测器等提供能量。这种震动机械能普遍存在于自然界以及人们日常生活中，如空气或水的流动、引擎的转动、空调或其它机器的运转等引起的各种频率的噪音，人行走时肌肉伸缩能或脚对地的压缩能等。甚至在人体内由于呼吸，心跳或是血液流动带来的体内某处压力的细微变化也有可能带动纳米发电机产生电能。

纳米发电机的发明为实现能源系统的微型化带来了可能；对于实现具有完全无线，可生物植入，以及长时期甚至终生无需照管的纳米或微电子器件，提供了一种理想的电源系统。

5多功能集成电机系统

5.1交直流集成供电系统

交直流集成供电系统提供直流动力；还提供正弦交流220V/380V、50HZ电力。适合应用于无电山村、邮电通信、边防海岛、部队及野外作业、舰艇、飞机、移动通信基站户外基站以及大型电站。

5.2Powerformer（超高压发电机）

发电机发出的电要经过升压变压器升压后才与高压电网相连，而高压电网又需要用降压变压器降压才能向电动机供电。形成这一怪圈的根本原因是输电电压很高，而电机电压较低。即由于绝缘水平的限制，人们无法制造能与电网直接相连的电机，这也使人们对发电－输电－供电的系统习以为常。

很早以来就有人想研究一种与电网直接相连的超高压发电机。早在1905年，门加里尼和匈牙利冈茨工厂的工程师一道，对意大利Subjaco水电站的两台30kV，5.2MVA，450r/min（45Hz）的水轮发电机进行了研究；1928年，帕森斯（C.A.Parsoas）和罗森（J.Rosen）研制成一台直接与电网相连的33kV，25MVA，3000r/min的汽轮发电机；1932年BBC公司为比利时提供了一台36kV 的汽轮发电机（以后曾制造多台）。不过由于他们都是在传统电机结构和传统绝缘系统上下功夫，进展不大，效果不佳。与之同时，电网电压迅速提高，到20世纪50年代，这种探索终于无法进行下去。

5.2.1第一台超高压发电机

1990年，ABB公司瑞典分部开始进行与电网直接连接的超高压发电机的研究。摒弃传统电机的绕组及其绝缘结构，从高压输电用交联聚乙烯(XLPE)电缆的电压提高获得灵感，将输电电缆融入发电机结构中。

1998年2月，世界上第1台采用高压交联聚乙烯电缆绕制定子绕组的Powerformer在瑞典PoJus水电站直接并网运行。该机组容量11MVA、电压45kV、转速600r/min。

2000年初，阿尔斯通(ALSTOM)合并ABB公司后，继续支持Powerformer的开发与研究。之后有；3台商业用的Powerformer投产运行。2

5.2.2Powerformer特点

电机与变压器合一的高压发电机；无需升压变压器就可以直接连接高压电网POF无需升压变压器就可以直接连接电网，常规电厂中的发电机、冲击电压保护器、发电机侧开关、母线和升压变压器可全部由1台POF代替。Powerformer不仅仅是一台高压发电机，而且代表了电厂中一个全新的概念，它打破了1个世纪以来电厂的传统模式。Powerformer是水力发电和火力发电的专有名词，与同步发电机的区别主要在定子方面。全部定子绕组由一根电缆绕制，中间没有接头，可靠性较高。

5.2.3磁悬浮技术

磁悬浮列车是将列车用磁力悬浮起来，使列车与导轨脱离接触，以减小摩擦，提高车速。列车由直线电机牵引。直线电机的一个级固定于地面，跟导轨一起延伸到远处；另一个级安装在列车上，初级通以交流，列车就沿导轨前进。列车上装有磁体（有的就是兼用直线电机的线圈），磁体随列车运动时，使设在地面上的线圈（或金属板）中产生感应电流，感应电流的磁场和列车上

2https://www.360docs.net/doc/ca852907.html,/files/wx/dfdqpl/2002-3/1.htm

https://www.360docs.net/doc/ca852907.html,/html/001/009/003/20014.htm

的磁体（或线圈）之间的电磁力把列车悬浮起来．悬浮列车的优点是运行平稳，没有颠簸，噪声小，所需的牵引力很小，只要几千kw的功率就能使悬浮列车的速度达到550km／h。悬浮列车减速的时候，磁场的变化减小，感应电流也减小，磁场减弱，造成悬浮力下降。

磁悬浮列车是一种全新的列车．一般的列车，由于车轮和铁轨之间存在摩擦，限制了速度的提高，它所能达到的最高运行速度不超过300km/n．

悬浮列车也配备了车轮装置，它的车轮像飞机一样，在行进时能及时收入列车，停靠时可以放下来，支持列车。要使质量巨大的列车靠磁力悬浮起来，需要很强的磁场，实用中需要用高温超导线圈产生这样强大的磁场．

直线电机除了用于磁悬浮列车外，还广泛地用于其他方面，例如用于传送系统、电气锤、电磁搅拌器等．在我国，直线电机也逐步得到推广和应用．直线电机的原理虽不复杂，但在设计、制造方面有它自己的特点，产品尚不如旋转电机那样成熟，有待进一步研究和改进．

5.2.3.1磁悬浮中的直线电机liner motor

从1825年世界第一条铁路出现算起，轨道交通已有近180年的历史。特别是上个世纪中叶以来，随着科技的进步，轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革。快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、电力牵引等阶段，目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式，包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。该交通方式目前正在迅速发展，将来会成为本世纪的主要交通方式之一。短定子直线电机的定子设置在车辆上。由于其长度受列车长度的限制，故称为“短

定子”。短定子直线电机通常用在中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交通中，用在城市轨道交通领域。

将传统的旋转电机从转子中心向一侧切开并且展直，这样旋转电机则变为直线电机。或者认为直线电机是半径无限大的旋转电机。这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场，车辆将随着直线电机磁场的移动而向前运动。

直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电机

长定子直线电机的定子（初级线圈）设置在导轨上，其定子绕组可以在导轨上无限长地铺设，故称为“长定子”。长定子直线电机通常用在高速及超高速磁悬浮铁路中，应用在长大干线及城际铁路领域。

高速、超高速磁

悬浮铁路一般使用该种长定子直线同步电机。德国的运捷TR和日本的MLX 系统均使用这种直线同步电机。

我国第一辆国产悬浮磁客车

我国第一辆国产悬浮磁客车（长春客车厂）德国和日本之后，第三个掌握磁悬浮客车技术的国家。

由长春客车厂、西南交通大学和株洲电力机车研究所联合开发研制的。

为常导吸浮式磁悬浮车，采用电磁吸力将车辆浮起，与轨道间距始终保持在８至１０毫米之间，采用直线电机驱动车，推进速度取决于直线电机的牵引力，运营时速６０公里，最高试验时速可达１００公里。

6电机学发展趋势

6.1.1单机容量不断提高

如汽轮发电机：

6.1.2中小型电机技术和经济指标不断改进

6.1.3 应用范围不断扩大

参考文献

1李探;李双双，电机发展历史及未来趋势，科技致富向导2010/09，211页

2叶云岳，国内外直线电机技术的发展、近况与趋势.电气时代,2012,(4);26-29 3戴庆忠，电机史话（二十四）第七章交流感应电动机发展史.东方电

机,2011,39(3);52-80

电机发展历史及趋势

电机及发未展来历趋史势班级：水动0901班学号：200981250220 姓名：马学

电机发展历史及未来趋势【摘要】本文对电机的发展历史及未来做简要分析，结合电机发展特点，对未来的趋势进行预测和构想。 1.电机发展历史 1949年全国总装机184.83万千瓦,全国仅有为数不多的电机修理厂;1958年上海电机厂造出世界上第一台双水内冷发电机(汪耕院士);1999年中科院电工所(顾国彪院士1958年开始研究)东方电机厂(饶芳权院士)合作用蒸发冷却改装成功李家峡 400MW 水轮发电机的4 号发电机;2003年已达3.9亿千瓦,为1949年的211倍,形成了以上海,哈尔滨及四川东方三大发电设备制造集团为骨干的制造企业群.但人均装机容量不到0.3千瓦,我国年人均用电量仅相当于世界水平的 1/3 . 我国中小型电机有一定生产规模的企业有300多家，生产的电机产品有300多个系列．近l 500个品种。1997年我国中小型电机产量约为25 288MW，1998年约为42 505MW，1999年约为42 O00MW。电动机出口量约l为7 O00MW。可以看出1998年较1997年电机产量有较大的提高，到I999年电机产量略有下降，企业负债持续攀升．效益不断下滑，行业整体形势有所下降。但随着改革开放的深人，国家宏现政策的调整以及市场需求的推动，我国电机产品由劳动密集型、资源密集型向高附加值和高技术含量的产品转移，出口产品结构也逐步趋向于市场化和台理化。我国300多个中、小型电机企业大

多集中在沿海地区西部地区的企业寥寥无几，在国家开发西部的大好机遇里对电机行业的发展提供了一个发展的机会。另外我国加入WTO后可将国内一部分富裕的电机生产能力转移到国外击，也是发展的一条出路。在国际市场上，电机是机电产品的重要组成部分之一，每年的贸易额约35亿美元中、小型电机行业单机出口产品主要为交流电动机、交流发电机及直流电动机。目前我国常年为出口生产的厂家达40家左右，出口的地区及国家达60多个，主要分布情况是东南亚最多，其次是欧洲及美国、日奉、加拿大等国。据中、小电机行业近80个企业调查．产品出口产量为1996年3 917．4MW，1 9 9 7年4 6 3 8MW 、1 9 9 8年4456MW。据海关统计：中、小型电机出口量为1996年3 768MW 、1997年4 532~1W、1998年6 721MW 和1999年7 O00MW。中．小型电机出门产量占当午辛年产量的10％左右，大约创汇分别为1．I4亿美元、1．56亿美元、1．85亿美元和2．2亿美元。约占世界贸易额的3％～5％，份额很小。由此可以看到中、小型电机的发展还是有很大发展空间的。据统计，我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，所以在我国开发推广高效电机是提高能源利用率的重要措施之一，也符合国际发展趋势。我国目前已具备了生产高效电机的技术条件，但由于市场条件不够成熟，产量和市场容量都较小。1999年高效电机国内市场占有率仅2%，2000年为4.7%；2001年也只有6.5%，其中70%以上为出口。

电机行业国内外研究现状与发展趋势

WORD格式电机行业国内外研究现状及发展趋势 1、现状国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱。 2、电机行业发展趋势新型、特种电机仍将是与新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法联系最密切；发展最活跃；也最富想象力的学科分支，并将进一步深入渗透到人类生产和生活的所有领域之中。随着人类生活品质的不断提升，绿色电机的概念已经提出并被人们所接受。虽然这个概念目前还是抽象的，但从环保角度看，低震动；低噪声；无电磁干扰；有再生利用能力以及高效率；高可靠性是一些最起码的要求，这对电机的设计制造和运行控制，尤其是原理；结构；材料；工艺等，无疑是一种新的挑战。此外，随着工业自动化的不断发展，智能化电机或智能化电力传动的概念也被越来越多的人们所认可。这种智能化包含两个方面的内容：其一是系统所具有的控制能力和学习能力，另一方面就是电机的容错运行能力，既要求研制所谓容错型电机。容错型电机的定义还不太确切，其基本要求就是以安全为前提，允许电机在故障和误操作情况下的容错运行，直至故障消除或系统自动控制恢复。这对于传统的电机运行观念，无疑也是一个严峻的挑战。需要特别强调的是，近代科学技术，特别是计算机技术对电机学科的影响是巨大的，意义是深远的。电机的传统内涵已经发生着极大的变化，研究内容拓宽了，研究方法改进了，研究手段也丰富了。新的观念在形成，新的交叉学科在产生，老学科确实重新焕发了出了生机和魅力。近年来，围绕带电机以及其系统的各类控制设备和计算机应用软件的研制方兴未艾，并已构成电机学科新的发展方向。电机与电力电子技术的结合使得现代电力传动系统的分析必须将电机与系统以及电力电子装置揉成一个整体，由此可形成所谓的“电子电机学”。传统电机学以路（电路；磁路；热路；风路）；集中参数；均质等温体，刚体等概念分析处理电机，视电机为系统中的一个元件，若可将之称为“宏观电机学”的话，那么，从综合物理场的角度；用计算机手段分析处理电机的理论和方法体系就可以称之为“微观电机学”。此外，在我国，“电力电子与电力传动”已经发展称为一门学科。专业资料整理

径向磁通开关磁阻电机的发展历史及趋势

文献检索径向磁通开关磁阻电机的发展历史及趋势姓名学号825 所在学院电气与电子工程学院专业班级12电气7班日期2014年12月26日

一、开关磁阻电机发展简介开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。 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电动机（10w～1kw）进行了研究。到了1975年有了实质性的进展，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。该产品的出现，在电气传动界引起不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛应用的一些变速传动系统。从上世纪90年代国际会议的上有关SRD系统的文章来看，对SRD系统的研究工作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。二、开关磁阻电机的分类按气隙磁通方向分类方法将开关磁阻电机分为两类：径向磁通开关磁阻电机和横向磁通开关磁阻电机。这里，着重分析径向磁通开关磁阻电机。 1、径向气隙磁通发电机依靠转子对定子的相对运动来发电，在定子与转子之间的间隙称为气隙。在传统电机结构中，定子在外围，转子在中间旋转，见图1右图，定子与转

电机在生活中的应用及发展趋势.

电机在生活中的应用及发展趋势姓名：张亚超学号：班级：专业：机械设计与制造日期：2012年12月27日摘要

电机（Electric machine ），是机械能与电能之间转换装置的统称。转换是双向的，大部分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机，通常称做“发电机”；把电能转换成机械能的电机，被称做“电动机”。其余的还有其他的新型电机出现，比如超声波电机（应用压电效应），就不用电磁感应原理。电机在生活中的应用非常广泛，在家庭中一般属于驱动型电机。驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。家用电动机主要是小功率电机，家庭中凡有转动件的，都是由电机来驱动的，如：空调室内机风扇电机、室外风扇电机、空气压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的小功率电机有着直接的关系，电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保；有着密切的关系。关键词：电机生活应用错误!未找到引用源。目录弓丨言 (5) 一、常见电机的分类 (5) (1)单相感应电机 (5) (2)单相变极感应电机 (5) (3)无刷电机 (6)

(4)三相感应调频电机 (6) (5)开头磁阻电机 (6) (6)永磁同步水泵电机 (6) 二、常见家电用的电机 (7) (1).家用空调器用电机 (7) (2).空调机风扇用电机 (7) (3).电冰箱用电机 (8) (4).压缩机用电机 (8) (5).蒸发器风机用电机 (9) (6).化霜定时用电机 (9) (7) ................................................................................................................ .电动风门用电机. (9) (8).洗衣机用电机 (9) 8.1波轮式双桶洗衣机用电机 (9) 8.2全自动波轮洗衣机用电机 (10) 8.3全自动滚筒式洗衣机 (10) (9).电风扇用电机 (10) (10).微波炉用电机 (11) (11).吸尘器用电机 (12)

电机发展历史年鉴电子教案

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。 1825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。 1833～1836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台ARBOR步进电机生产率为35米3／时。 1834年，俄国物理学家雅可比（Якоби）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（1866~1867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，英国电学家惠斯通（Wheatstone）发明了用伏打电池励磁的发电机。

我国微电机的发展史

我国微电机的发展史我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。自20世纪80年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400 个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机（手机用）等。1999年我国微特电机产量约30亿台，其中民营和国企的产量约2.5亿台，独资企业的产量约12亿台，香港地区的产量约14亿台（德昌公司12亿台），台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60％。技术含量高的微特电机，如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计，1995－2000年年均用汇增长26.9％，2001年虽然增幅降至14.81％，还达11.97亿美元。我国自1995年至2000年微特电机出口年均创汇增长18.6％，2001年比2000年减少6.02％。受美国“9.11”事件的影响，美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是2001年出口减少的主要因素。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家。青岛三美电机有限公司14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803 万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机（福建）有限公司7271万美元。丽水是国内工业微电机和家用缝纫机马达生产中心，年产100万台电机和50多万套马达。近年来，通过产业的改造和提升，丽水微电机在技术和产品结构上确立了新的比较优势，把竞争对手瞄准日本的“兄弟”，“松下”、“三菱”等知名企业，把目标市场转向长期被日本和台湾厂商垄断的欧美市场。丽水的几家微电机龙头企业相继投巨资搞技改，陆续推出高技术含量的新产品，提升产品档次。“方正电机”与浙江大学联合开发成功变频调速交流伺服机电，不仅填补了国内空白，技术性能指标达到国际先进水平，迅速占领了欧美市场。目前，“方正电机”等3个龙头企业的产量占了丽水微电机总产量的90％。每年“龙头”后面都连接着100多家配件加工企业，形成了长长的“产业链”，据不完全统计，除丽水本地外，丽水微电机在外地的联营配件厂还有200多家。我国多年来由于重视制造技术提高与改造，特别是引进了先进技术和设备，微电机行业目前已经初步具备了现代化大规模生产的特点，主要集中在家用电器用交流单相电动机和直流有刷电动机。估计国内市场用于电风扇、洗衣机、冰箱、空调和小家电产品等家用电器的交、直流微型电动机年产量约2亿台；用于各种影音装置，激光视盘机等方面的有刷直流电动机年产量约2.5亿台；用于汽车电器的直流微电机约6000万台；用于计算机及外围设备的有刷和无刷直流电机超过1亿台。上述用途电机产量约占中国微电机市场总需求量的60%。另一方面，高档精度微电机，如无刷直流电动机、步进电动机、无磁芯电动机、盘式绕组电动机等需求急剧增加。此外，汽车、医疗器械与仪器仪表、照相机、玩具等产业对微电机的需求也在逐年增加，但与其他用途产品比较，增加速度较慢。虽然中国成为微电机生产大国，但是技术水平与工业发达国家相比，仍有较大差距。中国微电机产量约占世界总产量的60％以上，但是民营企业产品档次低，独资企业的产品虽属于中

电机驱动技术的发展现状与前景展望

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程学术报告课程名称：电机与电器学科最新发展动态设计题目：电机驱动技术的发展现状及前景展望姓名：王胤燊学号：11S006014 指导教师：梁维燕院士邹继斌教授杨贵杰教授翟国富教授时间：2012.7.10 哈尔滨工业大学

电机驱动技术的发展现状及前景展望王胤燊（哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001）摘要：一个多世纪以前电动机的发明使其成为工业革命以后的主要驱动力之一。它在各种机械运动中的广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类的进步。逆变器的出现推动了交流电机速度和转矩控制的发展，这使得电机在仅仅30年就应用到了不可思议的领域。功率半导体元件和数字控制技术的进步使得电机驱动具有了鲁棒性并且能够实现高精度的位置和速度控制。交流驱动技术的应用也带来了能源节约和系统效率的提高。这篇文章回顾了交流电机逆变技术的发展和应用中所起的作用，并介绍了电机驱动技术的发展前景。未来更有效更强劲的电机驱动技术的发展对于实现不污染电网系统和提高生产力这样的节能环保型驱动很重要。 PRESENT STATE AND A FUTURISTIC VISION OF MOTOR DRIVE TECHNOLOGY W ANG Yinshen, (Dept of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract：One of the main driving force behind the industrial revolution was the invention of the electric motor more than a century ago. Its widespread use for all kinds of mechanical motion has made life simple and has ultimately aided the advancement of human kind. The advent of the inverter that facilitated speed and torque control of AC motors has propelled the use of electric motor to new realms that was inconceivable just a mere 30years ago. Advances in power semiconductors along with digital controls have enabled realization of motor drives that are robust and can control position and speed to a high degree of precision. Use of AC motor drives has also resulted in energy savings and improved system efficiency. This paper introduces some futuristic vision for the motor drive technology. The development of more efficient, more powerful electric motor drives to power the demands of the future is important for achieving energy savings, environmentally harmonious drives that do not pollute the electrical power system, and improving productivity. 1引言电机本体及其控制技术在近几年取得相当大的进步。这要归功于半导体技术的空前发展带来的电力电子学领域的显著进步。电机驱动产业发展的利处已经触及各种各样的设备，从大型工业设备像钢铁制造厂、造纸厂的轧钢机等，到机床和半导体制造机中使用的机电一体化设备。交流电机控制器包括异步电机控制器和永磁电机控制器，这两者在电机驱动业的全过程中起着关键性作用。图1所示为电流逆变器（异步电机控制器）和交

电机的历史与未来发展--

1、电机的简介电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，电动机将电能转换成为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但成为人类生产和活动的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入。特别是近30年来，随着电力电子技术和计算机技术的进步，尤其是超导技术的重大突破和新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法的不断推动，电机发展更是呈现出勃勃生机，其前景是不可限量的。 2、电机的历史 2.1直流电机发展史 1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律 1821 年 9 月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机 1822年，法国的阿拉戈.盖.吕萨克发明电磁铁，即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。 1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，就大大提高了把电能转化为磁能的能力。 1826年德国G.S.欧姆提出电路实验定律――欧姆定律。 1831 年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机

新能源汽车驱动电机发展趋势【干货】

新能源汽车驱动电机发展趋势内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 随着全球汽车电动化渗透率的不断提高，驱动电机行业将会迎来整体规模的迅速扩张。在这一过程当中，具备规模效应和技术优势的第三方电机制造商将有机会迅速扩大市场份额，收获业绩的大幅增长。全球驱动电机市场趋势根据估测，随着全球汽车电动化快速推进，新能源汽车电机系统市场将随之快速扩张，市场规模有望从2015年的$23亿增长到2030年的$318亿。新能源汽车电机系统主要包括电动机和逆变器两部分，虽然同其他大部分汽车零部件一样，这两部分部件长期都面临降价压力，但是由于新能源汽车总量的上升，行业总体还是具备较大上升空间。我们预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。

系统单价方面，电机系统整体往高功率方向发展的同时也带来了装配价格的提升。根据估测，在中性假设条件下，2030年电动车销量将达到2000万台，约占当年乘用车总销量的16%-18%。然而，如果放到乐观情景下，即电池价格大幅下滑，且环保政策更加严厉的条件下，电动车销量增长的速度有可能大幅上升，我们预期在乐观情况下新能源汽车年销总量有可能达到3000万台的水平，约占当年汽车销量的25%-27%。预计单电机混动车的功率需求大约在30kw左右(平均价格约$200-$300)，双电机插电混功率约为50-100kw(平均价格$800-$1000)，纯电动车的电机功率约为200kw(平均价格$1000-$1500)。电动机市场情况

电机的历史与未来发展

电机的历史与未来发展 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

摘要在现代社会中，电能是现代社会最主要的能源之一。在电能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作用。从19世纪30年代法拉第发明了世界上第一台真正意义上的电机—法拉第圆盘发电机开始，到现在21世纪10年代，电机的发展已经经过了近200年的历史。从最初的直流电机到现在大热的超声电机，随着科学的进步，生产力的迅猛发展，电机更新换代的速度日益加快，应用范围也越来越广，遍及生产生活的各个领域。我国在电机方面起步比西方国家晚了100年，但研究发展速度很快，很多企业和高校也都有自己新的研究技术，与国外先进国家的差距在逐渐缩短。未来，相信电机的应用和发展将会更加环保，更加智能。关键词：电机、历史、发展、中国电机发展、未来 1、电机的简介电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，电动机将电能转换成为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但成为人类生产和活动的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入。特别是近30年来，随着电力电子技术和计算机技术的进步，尤其是超导技术的重大突破和新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法的不断推动，电机发展更是呈现出勃勃生机，其前景是不可限量的。 2、电机的历史直流电机发展史 1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律

微特电机及其发展趋势

微特电机及其发展趋势 AP1008331谢志恒 1.引言微特电机是指原理、结构、性能、作用等与常规电机不同，并且体积和输出功率都很小的电机。一般地，微特电机的外径不大于130m m，功率在数百毫瓦和数百瓦之间。在军事、民用的各种现代化装备及其控制系统中得到广泛的应用，如火炮控制、导弹制导、飞机自动驾驶、数控机床、无梭织机控制、工业缝纫机控制、遥测遥控、音像设备、自动化仪表及计算机外围设备等，都大量使用了各种微特电机[ 1 ]。如今，在实际应用中，微特电机已由过去简单的起动控制、提供动力的目的，发展到对其速度、位置、转矩等的精确控制，特别是工业自动化、办公自动化和家庭自动化方面，几乎都采用了电机技术、微电子技术和电力电子技术等相结合的机电一体化产品。电子化是微特电机发展的一个必然趋势。 2.微特电机的应用领域现代的微特电机技术综合了电机、计算机、控制理论、新材料等多项高新技术，正从军事、工业走向日常生活。因此，微特电机技术的发展要与支柱产业和高新产业的发展需求相适应。微特电机主要应用于以下几个方面： 2 . 1 家电用微特电机为了不断满足用户要求和适应信息时代的需求,实现节能化、舒适化、网络化、智能化，甚至网络家电(信息家电) ,家电的更新换代周期很快,对为其配套的电机提出了高效率、低噪声、低振动、低价格、可调速和智能化的要求。家用电器用的微特电机占微特电机总量的8 %：包括空调机、洗衣机、电冰箱、微波炉、电风扇、吸尘器、脱排水机等。全世界每年需求量在4 . 5～5 亿台(套) ,此类电机功率不大,但是种类繁多。家电用微特电机的发展趋势有： ①永磁无刷电动机将逐步替代单相异步电动机； ②进行优化设计、提高产品的质量和效率； ③采用新结构、新工艺,提高生产效率。 2 . 2 信息处理设备用微特电机信息处理设备用微特电机占29 %：包括信息输入、存储、处理、输出、传导等环节，其中也包括通信设备。全世界每年需要1 5 亿台(套)，主要有永磁直流电机、无刷直流电机、步进电机、微型同步电机等。微型计算机(P C 机) 年产量2 0 0 0 年约1 亿台,2 0 0 5 年预计 2 亿台,为其配套的关键部件微电机需求量大,要求越来越高。这类电机绝大部分是精密永磁无刷电动机和精密步进电机。它们的特点和发展方向是： (1)高投资类产品这类电机对转速的稳定度和转轴的跳动度要求非常之高,所以这类电机是先进制造技术和新兴电力电子技术结合的高技术、高投资类产品,国际上一般集中在大公司开发和生产。 (2) 小型化、片状化为了满足信息产品小型化和随身携带的需求,对其配套电机提出了小型化,片状化的要求。 (3) 高速化随着计算机外设存储密度的不断提高，要求为其配套的电机转速应在8000r/min之上。 2 . 3 汽车用微特电机[ 2 ] 汽车用微特电机占13 %，包括起动发电机、刮水器电机、空调及冷却风扇用的电机、电动速度表电机及摇窗电机、门锁电机等。2000 年世界汽车产量约5400 万辆,平均每辆汽车需用15 台电机,则全球需要8 . 1亿台。

我国电机发展的历史与现状讲解

我国电机发展的历史与现状摘要：本文首先讲述我国电机的历史，介绍电机的发展史，然后讲述我国电机的发展现状及现在中国电机的特点，最后着重讲述我国电机的发展趋势。关键词：电机；历史；现状一、我国电机的发展史 1、我国大功率电机的发展中国电机的生产和应用起步很晚，但发展很快。中国在文化大革命中已经生产和应用，例如江苏、浙江、北京、南京、四川都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导体器件也完全国产化。当时应用最多的是线切割机，都是快走丝的。线切割机的X-Y平台丝杆就用步进电动机驱动。当时的图纸是全国公开，给个晒蓝图的费用就行了。随着改革开放政策方针的实施，80年代我国电机发展很迅速。步进电机的细分控制，在改革开放初期，国内就已经基本掌握，这与交流电动机的矢量控制相比，难度要低得多。在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大革命后期，就生产了力矩电机，就生产了环形力矩电机。我国直线电机的研究和应用发展是从20世纪70年代初开始的。1972年，浙江大学在国内首先翻译了一本《直线感应电动机》译文集，后由科学出版社出版发行，尔后，上海大学、上海电机厂、中科院电工所等又编译了一些直线电机的书籍并出版，近两年来，浙江大学又连续出版了3本直线电机著作，国内开展直线电机应用研究的单位主要有：中科院电工所、西安交通大学、浙江大学、上海大学、太原工业大学、焦作矿业学院等。主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机、摩擦压力机、磁分选机、玻璃搅拌、拉伸机、送料机、粒子加速器、邮政分拣机、矿山运输系统、计算机磁盘定位系统、自动绘图仪、直线电机驱动遥控（电动）窗帘机、直线电机驱动门、炒茶机等，我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩，但也国外相比，其推广应用方面尚存在很大差距，目前，国内不少研究单应已越来越注意到这点。 90年代至今，我国的大功率电机已在重工业上应用很广，技术相对成熟。 2、小功率电机的发展我国小功率电机产业经过40多年的发展，特别是改革开放20多年以来的快速发展，取得了长足进步。小功率电机产业在我国的发展分两个阶段。第一阶段，顺应我国家电业发展的需要，应用于风扇、空调器、冰箱、洗衣机、排油烟机、小家电、保健器具等产品的小功率电机，国内企业通过技术引进、设备引进吸收，已缩小了同发达国家的差距，部分产品的技术水平已达到国际先进水平，企业具有了很强的自主研发能力、自主知识产权，也形成了一些具有广泛市场知名度的产品品牌。电机产品在自身大量出口欧美等国际市场的同时也随着风扇、空调器等家电主机产品畅销国际市场，成为我国机电出口业务的主要部分。第二阶段，随着汽车工业的快速发展，车用小功率电机的需求也迅速增长，带动了以永磁直

电视机的发展史

电视机的发展史 19世纪末，少数先驱者开始研究设计传送图像的技术。1904年，英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术，每传一张照片需要10分钟。1924年，英国和德国科学家几乎同时运用机械扫描方式成功地传出了静止图像。但有线机械电视传播的距离和范围非常有限，图像也相当粗糙。 (1)1923年，俄裔美国科学家兹沃里金申请到光电显像管、电视发射器及电视接收器的专利，他首次采用全面性的“电子电视”发收系统，成为现代电视技术的先驱。电子技术在电视上的应用，使电视开始走出实验室，进入公众生活之中，1925年，英国科学家研制成功电视机。1928年，美国纽约31家广播电台进行了世界上第一次电视广播试验，由于显像管技术尚未完全过关，整个试验只持续了30分钟，收看的电视机也只有十多台，此举宣告了作为社会公共事业的电视艺术的问世，是电视发展史上划时代的事件。 1929年美国科学家伊夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像，发明了彩色电视机。1933年兹沃里金又研制成功可供电视摄像用的摄像管和显像管。完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程，至此，现代电视系统基本成型。今天电视摄影机和电视接收的成像原理与器具，就是根据他的发明改进而来。（2）电视艺术在英国、美国的发展：教材强调了20世纪30～40年代，电视艺术在英国和美国有了长足的发展。建议教师结合教材，适当补充资料即可。 1936年11月2日，英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，播出了一场颇具规模的歌舞节目，并首次开办每天2小时的电视广播。全伦敦只有200多台收视电视机，但它标示着世界电视事业开始发迹。对当年柏林奥林匹克运动会的报道，更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时共使用了4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的是全电子摄像机。这台机器体积庞大，它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤，长2.2米，被人们戏称为电视大炮。此后，价格相当昂贵的电视在英国中上层家庭开始有所普及。1937年，该公司播映英王乔治五世的加冕大典时，英国已有5万观众在观看电视。1939年，第二次世界大战爆发时，英国约有两万家庭拥有了电视机。 1939年4月30日，美国无线电公司通过帝国大厦屋顶的发射机，传送了罗斯福总统在世界博览会上致开幕词和纽约市市长带领群众游行的电视节目。成千上万的人拥入百货商店排队观看这个新鲜场面。二战结束时，美国约有7000台电视机。二战前开办电视的还有德国、法国、意大利等国。（3）电视艺术的普及应用：建议教师从电视艺术普及的条件、时间及表现三方面把握教材。联系第三次科技革命的成果、结合本节整体教材指出电视艺术普及的条件：电子技术等方面的进步，社会巨大变化和人类新的精神需求及商业利润的驱动。建议教师从电视机研制、电视转播、电视节目制作三方面稍作补充，如：电视机经历了从黑白到彩色，从电子管、晶体管电视迅速发展到集成电路电视，目前，电视正在向智能化、数字化和多用途化迈进；电视转播也由卫星传播到卫星直播。

永磁同步电动机发展趋势

永磁同步电动机发展趋势永磁同步电动机发展趋势。随着20世纪70年代稀土永磁材料的发展，稀土永磁电机应运而生。永磁电机利用稀土永磁体励磁，永磁体充磁后能够产生永久磁场。它的励磁性能优异，因在稳定性、质量、降低损耗等方面都优于电励磁电机而动摇了传统的电机市场。 1.永磁无刷直流电动机（BLDCM）自20世纪80年代起，控制技术，尤其是控制理论策略发展很快，其中一些先进的控制策略，比如滑模控制、变结构控制等正在被引入永磁无刷电动机的控制器中。这为推动高性能向智能化、柔性化、全数字化的发展开辟了新途径。现在人们生活水平越来越高，保护生存环境的意识不断增强，使用高性能的电机系统成为电机产业发展的必然趋势，并且将来也会在电动车、家用电器等小电机行业中得到更广泛的应用。 2.PMSM的发展趋势 PMSM伺服系统因其自身技术和应用领域，将会朝着2个方向发展：①办公自动化设备、

简易数控机床、计算机外围设备、家用电器及对性能要求不高的工业运动控制等领域的简易、低成本伺服系统；②高精度数控机床、机器人、特种加工设备精细进给驱动，以及航空、航天用的高性能全数字化、智能化、柔性化的伺服系统。后者更能充分体现伺服系统的优点，它将是今后发展的主要方向。安徽沃弗电力科技有限公司是一家集科研、设计、生产、销售服务为一体的高新技术企业，凭借在永磁传动领域的专业水平和成熟的技术，在工业领域迅速崛起。安徽沃弗电力科技有限公司奉行“进取、求实、严谨、团结”的方针，不断开拓创新，以技术为核心，视质量为生命，奉用户为上帝，竭诚为您提供性价比最高的永磁产品，高质量的工程改造设计及无微不至的售后服务。

电机控制技术发展前景

电机控制技术发展前景（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动” 两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域

电动机发展史

机电一体化毕业论文目录绪论--------------------------------------------------------------4第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5二、典型机电一体化产--------------------------------------7三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9第二章电动机的发展及工作原理------------------------------------11一、电动机技术发展及现状----------------------------------11二、电动机工作原理----------------------------------------12三、电动机的维护------------------------------------------13.四、结论--------------------------------------------------16致谢---------------------------------------------------------------17参考文献-----------------------------------------------------------18 绪论近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。4 第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策第一章机电一体化技术发展历程及其趋势自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60 年代末作商业注册时最先创用的。当时及70 年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。80 年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在1971 年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图47.6-1 可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进入90 年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21