电动机(Electric motor)是把电能转换成机械能的一种设备,它利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。[3]电动机按工作电源种类不同分为直流电动机和交流电动机,[4][6]电力系统中的电动机大部分是交流电动机,可以是同步电机或者是异步电机。[3]交流电动机主要由定子与转子组成,[4][5]通电导线在磁场中受力运动的方向与电流方向和磁感线(磁场)方向有关,其基本工作原理遵循电磁感应定律,磁场对电流的力的作用,使电动机转动。[3]电动机广泛应用于各类场合,如电车、电力机车、风机、水泵和机床等设备的动力源。[1][2] 历史 沿革
在现代电磁电机出现之前,人们研究了通过静电力工作的实验电机。最初的电机原型是在1740年代由苏格兰僧侣安德鲁·戈登(Andrew Gordon)进行的研究工作中被制造的。[7]美国实验家本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)在实验中研究电的性质,提出电荷守恒定律。[8]电机背后的原理由亨利·卡文迪许(Henry Cavendish)发现,他认为电荷之间的作用力可能呈现与距离的平方成反比的关系,后来该定律由查尔斯-奥古斯丁·德·库仑 (Charles-Augustin de Coulomb)通过实验证明,成为库仑定律。[9] 意大利科学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)于 1799 年发明化学电池,建立了一个能够产生明显电流的电池组,使持续电流的产生成为可能。[10]丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Ørsted)于 1820 年发现电流会产生磁场,磁场可以对磁铁施加力,这是电动机的原理雏形。[11] 受电流磁效应的启发,安德烈-玛丽·安培(André-Marie Ampère)认为两个通电导体之间也一定存在着力的作用,提出安培定则。此后,安培研究了电流对电流的作用,即电流产生磁效应,提出了两个电流元之间的作用力与距离平方成反比的公式,即著名的安培定律。[12]后来,英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)于1821年从已有理论中得到灵感,观察到载流导体在磁场中受力的现象,并迅速地研制出了一种早期电机,能够将直流电能转化为机械能。[13]经过多次试验,法拉第于1831年提出了电磁感应定律,并成功发明了世界上第一台真正意义上的电动机,尽管这些类似的单极电机直到世纪末仍不适合实际应用。[14]