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電機是當今工業(yè)的主要驅(qū)動設備,遍布工業(yè)和家用的各個領域,即便是不從事工業(yè)職業(yè)的人,恐怕也對電機并不陌生。
由于電機的便利性,很多工業(yè)制造模式都是基于旋轉電機研發(fā)的,電機幾乎成為旋轉運動的代名詞了。但是電機一定都是旋轉運行的嗎?當然不是,今天就來介紹一下旋轉電機的展開版——直線電機。
盡管直線電機的普及率還不高,但是其研發(fā)的歷史并不短,幾乎從旋轉電機被發(fā)明不久,人們就在試圖研發(fā)直線電機。
直線電機可以看成是旋轉電機的展開版,就是將旋轉電機的定轉子都展平,然后按照旋轉電機的運行原理去構建直線電機,讓電機不需要機械設備的轉換就實現(xiàn)直線運動,減少了機械損耗,提高了能源利用率,滿足了很多設備的運行要求。
1840年英國物理學家惠斯登開始提出和制作了略具雛形的直線電機。就是那個惠斯登電橋的——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用它來測量電阻,所以人們習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雛形并不具備實際使用能力,但是卻開啟了一個新的構建思路,從此以后很多科學家都致力于研發(fā)直線電機,在160多年的歷史中,直線電機主要經(jīng)歷了三個階段。
1840~1955年為探索實驗階段:這個階段是理論建立階段,在這個階段中直線電機的理論被提出并得到認同,但是在反復的探索實驗中,遭遇了不斷的失敗。
盡管沒有試驗成功,但是對直線電機理論的堅信和對直線電機前景的展望,還是讓眾多工程師不斷針對實際應用來進行研發(fā),曾有人提出要用直線電機驅(qū)動火車,但是受限于當時的技術和制造能力,這些偉大的設想都沒能取得成功。
屢敗屢敗的幾代工程師在反復的實驗探索中獲取了大量的實驗數(shù)據(jù),這對于驗證理論有了充分的證據(jù),也讓直線電機的發(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飛機彈射器,用7400kW的直線電動機為動力,用4.1s將一架重4535kg的噴氣式飛機由靜止加速的188km/h的速度。
這次試驗成功,讓直線電動機展現(xiàn)出諸多優(yōu)點,并受到更為廣泛的重視。隨后,美英兩國研發(fā)的直線電機在核動力領域以及軍事領域都取得非常好的實際應用。同時人們開始大力研發(fā)針對高速列車的直線電機。
1956~1970年為開發(fā)應用階段:有了前期的研發(fā)基礎,自1955年以后,直線電機進入了全面的開發(fā)階段,特別是依托控制技術和材料的驚人發(fā)展,讓直線電機的發(fā)展突飛猛進。
到1965年以后,各種以直線電機為動力的實用設備被逐步開發(fā)出來,例如采用直線電機的MHD泵、自動繪圖儀、磁頭定位驅(qū)動裝置、電唱機、縫紉機、空氣壓縮機、輸送裝置等。
1971年至今為實用商品階段:從1971年開始直線電機進入了獨立的應用時代,在這個時代,各類直線電機的應用得到了迅速的推廣,制成了許多具有實用價值的裝置和產(chǎn)品,例如直線電機驅(qū)動的鋼管輸送機、運煤機、起重機、空壓機、沖壓機、拉伸機、各種電動門、電動窗、電動紡織機等等。特別可喜的是利用直線電機驅(qū)動的磁懸浮列車,其速度已超500km/h,接近了航空的飛行速度。
直線電機對此旋轉電機有著非常明顯的優(yōu)點,機械構造簡單,不需要中間轉換的機械部件。響應速度快,靈敏度高,隨動性好。密封性好,適應性強。工作穩(wěn)定可靠,壽命長。動力強,額定值高。并且定位精度高。
目前有的直線電機被用于磁懸浮列車,有的直線電機被應用在民用領域,那就是手機振動器,蘋果公司已經(jīng)使用直線電機振動器,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的偏心輪旋轉電機振動器,用于最新型的蘋果手機中,而這一開創(chuàng)被很多手機廠商效仿,當你的手機來電震動時,也許是一粒高科技直線電機在提醒你接電話了。
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