如果您對我說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，因此它由正向負流。我們將此想法稱為常規(guī)潮流 ，直到今天仍在諸如弗萊明的左手定則之類的東西中使用它。現(xiàn)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(guī)電流相反。當您試圖找出電動機或發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)方向時，請務必記住，電流表示常規(guī)電流 而不是電子流。

理論上電動機如何工作

電，磁和運動之間的聯(lián)系最初是由法國物理學家安德烈·瑪麗·安培 (André- MarieAmpère，1775-1867年)發(fā)現(xiàn)的，這是電動機的基礎科學。但是，如果我們想將這一驚人的科學發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為更實用的技術來為我們的電動割草機和牙刷提供動力，我們必須將其進一步發(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?nèi)绾螌崿F(xiàn)他們的杰出發(fā)明。

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

如果線圈能夠繼續(xù)這樣運動，它將連續(xù)旋轉(zhuǎn)-我們將在制造電動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：電線會很快纏結(jié)在一起。不僅如此，如果線圈旋轉(zhuǎn)得足夠遠，還會發(fā)生其他情況。一旦線圈到達垂直位置，它將翻轉(zhuǎn)，因此電流將以相反的方式流過它。現(xiàn)在，線圈兩側(cè)的力將反向。與其沿相同方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不如沿原來的方向移動!想象一下像這樣的帶有電動機的電動火車：它會一直在現(xiàn)場前后移動，而無需實際行駛。

在實踐中電動機如何工作

有兩種方法可以解決此問題。一種是使用一種周期性地反轉(zhuǎn)方向的電流，稱為交流電(AC)。對于我們在家庭中使用的電池供電的小型電動機，一種更好的解決方案是添加一個稱為換向器的組件到線圈的兩端。(不必擔心毫無意義的技術名稱：這個稍稍過時的單詞“ commutation”有點像“ commute”一詞。它只是意味著來回更改，就像通勤意味著來回旅行一樣。)換向器是最簡單的形式，它是一個分為兩個獨立的兩半的金屬環(huán)，其作用是每次線圈旋轉(zhuǎn)半圈時使線圈中的電流反向。線圈的一端連接到換向器的每一半。來自電池的電流連接到電動機的電端子。它們通過一對稱為電刷的松散連接器將電力饋入換向器，由石墨片(類似于鉛筆“鉛”的軟碳”)或細長的彈性金屬制成(如其名稱所示)，該金屬“刷”在換向器上。將換向器安裝到位，當電流流過電路時，線圈將沿相同方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

像這樣的簡單實驗電動機無法產(chǎn)生很多功率。我們可以通過三種方式增加電動機可以產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力(或轉(zhuǎn)矩)：或者可以使用功能更強大的永磁體，或者可以增加流過電線的電流，或者可以制造線圈，從而達到以下目的：許多“轉(zhuǎn)”(圈)的非常細的線，而不是一“轉(zhuǎn)”的粗線。實際上，電動機還具有彎曲成圓形的永磁體，因此它幾乎接觸在其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的電線線圈。磁鐵和線圈之間的距離越近，電動機產(chǎn)生的力就越大。

盡管我們描述了許多不同的部分，但您可以將電動機視為只有兩個基本組件：

電機外殼邊緣周圍有一個或多個永磁體，它們保持靜態(tài)，因此被稱為電機定子。

定子內(nèi)部有一個線圈，該線圈安裝在高速旋轉(zhuǎn)的軸上，這稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子還包括換向器。

通用馬達

這樣的直流電動機非常適合電池供電的玩具(例如火車模型，無線電遙控汽車或電動剃須刀之類的東西)，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食物攪拌機之類的東西)傾向于使用所謂的通用電動機，該電動機可以由交流或直流電供電。與簡單的直流電動機不同，通用電動機具有電磁體，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，電磁體的工作原理類似于傳統(tǒng)的永磁體，并且會產(chǎn)生始終指向同一方向的磁場。就像在簡單的直流電動機中一樣，每次線圈翻轉(zhuǎn)時，換向器都會使線圈電流反向，因此線圈始終沿相同方向旋轉(zhuǎn)。

但是，當您輸入交流電時，流經(jīng)電磁鐵的電流和流經(jīng)線圈的電流都會正好相反地反向，因此線圈上的力始終在同一方向上，并且電動機始終沿順時針方向或反方向旋轉(zhuǎn)。順時針。換向器呢?電流的頻率變化遠快于電動機的旋轉(zhuǎn)速度，并且由于磁場和電流始終是同步的，因此在任何給定的時刻，換向器所處的位置實際上并不重要。

其他種類的電動機

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

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