Ποια είναι η ιστορία της ανάπτυξης των ηλεκτρικών κινητήρων

Σαν μια σιωπηλή καρδιά, η παρουσία του κινητήρα μοιάζει με ένα ήσυχο ρεύμα στο μακρύ ποτάμι της ιστορίας. Για να εντοπίσουμε την προέλευσή του, πρέπει να επιστρέψουμε στον ακμάζοντα 19ο αιώνα της Βιομηχανικής Επανάστασης. Χάρη στην ανακάλυψη της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και των νόμων του ηλεκτρομαγνητισμού, γίναμε μάρτυρες της γέννησης ηλεκτρικών κινητήρων, γεννητριών, μετασχηματιστών και κινητήρων ελέγχου—υπέροχες μηχανές που λειτουργούν με βάση τις αρχές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Ως ηλεκτρομαγνητική συσκευή ικανή να μετατρέπει ή να μεταδίδει ηλεκτρική ενέργεια, ο πυρήνας ενός κινητήρα είναι η παραγωγή ροπής μετάδοσης κίνησης. Στην ηλεκτρομηχανολογία, οι κινητήρες είναι βασικές συσκευές για τη μετατροπή ενέργειας και θεμελιώδη στοιχεία των ηλεκτρικών μηχανισμών κίνησης. Παρά τις εκτεταμένες εφαρμογές τους, τους διαφορετικούς τύπους προϊόντων και τις πολύπλοκες προδιαγραφές, η αξία τους στη βιομηχανική αλυσίδα παραμένει αναμφισβήτητη. Αυτό το χαρακτηριστικό οδηγεί επίσης σε διαφοροποιημένες και μη ομοιόμορφες τάσεις στα τμήματα της αγοράς, με αποτέλεσμα τη χαμηλή συγκέντρωση της αγοράς. Στη σύγχρονη ζωή, η εκτεταμένη εφαρμογή των κινητήρων έχει αναμφίβολα επιταχύνει τη συνεχή εξέλιξή τους. Ανάλογα με τα διαφορετικά σενάρια εφαρμογής, οι κινητήρες έχουν διάφορα σχέδια και μεθόδους κίνησης, αυξάνοντας σημαντικά τον αριθμό των μοντέλων και των τύπων. Με βάση τις χρήσεις και τα χαρακτηριστικά τους, οι κινητήρες μπορούν απλά να ταξινομηθούν.

Αλλά πώς έγινε οι κινητήρες εξελίσσονται από την ανυπαρξία στην πανταχού παρούσα παρουσία; Ας παρακολουθήσουμε την ιστορία ανάπτυξης των κινητήρων και ας αναλύσουμε το παρελθόν και το παρόν τους. Στις 21 Ιουλίου 1820, ο Orsted, καθηγητής και φυσικός από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης στη Δανία, ανακάλυψε τη «μαγνητική επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος», καθιερώνοντας την ηλεκτρομαγνητική σχέση και ξεκινώντας τη μελέτη του ηλεκτρομαγνητισμού. Λίγο μετά, το 1821, ο διάσημος Βρετανός φυσικός Faraday δημιούργησε το πρώτο πειραματικό μοντέλο κινητήρα. Ένα χρόνο αργότερα, έδειξε ότι ο ηλεκτρισμός μπορούσε να οδηγήσει την κίνηση, εισάγοντας την ανθρωπότητα στην εποχή του ηλεκτρισμού. Με την επιτυχημένη εφεύρεση της πρώτης πρακτικής γεννήτριας, ξεκίνησε η δεύτερη βιομηχανική επανάσταση. Το 1831, ο Faraday δημιούργησε ξανά το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Οι ανακαλύψεις του, όπως οι νόμοι της ηλεκτρόλυσης και τα φαινόμενα εκκένωσης αερίων, άνοιξαν το δρόμο για τις μεταγενέστερες ανακαλύψεις των ακτίνων Χ, της φυσικής ραδιενέργειας, των ισοτόπων και έθεσαν τα θεμέλια για την ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής. Το 1870, ο Belgian Gramme εφηύρε τη γεννήτρια DC, της οποίας ο σχεδιασμός ήταν πολύ παρόμοιος με αυτόν ενός κινητήρα. Αργότερα, ο Gramme έδειξε ότι όταν το DC τροφοδοτήθηκε στη γεννήτρια, ο ρότοράς της θα περιστρεφόταν σαν κινητήρας. Επομένως, αυτός ο κινητήρας τύπου Gramme κατασκευάστηκε μαζικά, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση. Μέχρι το 1888, ο Αμερικανός εφευρέτης Tesla εφηύρε τον κινητήρα AC με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Αυτός ο κινητήρας είχε απλή δομή, χρησιμοποιούσε AC, δεν απαιτούσε εναλλαγή και δεν είχε σπινθήρες, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανικές και οικιακές συσκευές. Οι κινητήρες αποτελούνται κυρίως από εξαρτήματα όπως ρότορες, στάτορες, βούρτσες, ακραία καπάκια και ρουλεμάν. Η παραγωγή ρεύματος σε μια γεννήτρια περιλαμβάνει τη σύνδεση και τη συναρμολόγηση του στάτορα και του ρότορα της γεννήτριας, την περιστροφή του ρότορα εντός του στάτορα, τη διέλευση ενός συγκεκριμένου ρεύματος διέγερσης μέσω των δακτυλίων ολίσθησης για να γίνει ο ρότορας ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και το να κόψουν τα πηνία του στάτορα τις μαγνητικές γραμμές για να δημιουργήσουν επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη. Τέλος, οδηγώντας έξω από τις συνδέσεις ακροδεκτών σε ένα κύκλωμα, παράγεται ρεύμα. Ο ρότορας περιστρέφεται.

Στην ιστορία της ανάπτυξης κινητήρων, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος ήταν οι πρώτοι που αναπτύχθηκαν και τα στάδια ανάπτυξής τους περιλαμβάνουν κυρίως τη χρήση μόνιμων μαγνητών ως μαγνητικό πεδίο, τη χρήση ηλεκτρομαγνητών ως μαγνητικών πόλων και την αλλαγή μεθόδων διέγερσης.

Το 1854, οι Δανοί αδελφοί Hørrter και Werner υπέβαλαν αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια γεννήτρια αυτοδιέγερσης, η οποία οδηγεί τους κινητήρες DC σε ένα νέο στάδιο ανάπτυξης.

Επί του παρόντος, μετά από πάνω από 40 χρόνια ανάπτυξης, η αυτοκινητοβιομηχανία της Κίνας έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο. Στο παγκόσμιο πλαίσιο της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας, οι κινητήρες υψηλής απόδοσης και εξοικονόμησης ενέργειας έχουν γίνει μια συναίνεση στην παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία.

Οι μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης των κινητήρων περιλαμβάνουν υψηλή απόδοση και εξοικονόμηση ενέργειας, διαφορετικές μορφές, γίνονται πιο συμπαγείς και εκλεπτυσμένοι κ.λπ. Οι κινητήρες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο όχι μόνο στις οικιακές συσκευές και στον βιομηχανικό εξοπλισμό, αλλά επηρεάζουν έμμεσα την ποιότητα ζωής μας.