法拉第（Faraday）發(fā)明“電機(jī)”之后，其他發(fā)明者迅速采取了改進(jìn)措施，使其與我們今天所知的電機(jī)更加相似。1882年，彼得·巴洛（Peter Barlow）發(fā)明了一種紡車輪子，稱為巴洛（Barlow）輪子，當(dāng)輪子放低直到輻條浸入水銀而在接線柱上施加電壓時(shí)，該輪子引起了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

電磁體：永磁電機(jī)的歷史停頓

電機(jī)的第一批發(fā)明者很早就知道永磁電機(jī)就其實(shí)際應(yīng)用而言具有嚴(yán)格的限制， 1882年，電工約翰·厄克特（John Urquhart）在其關(guān)于電機(jī)的論文中寫道：“當(dāng)電機(jī)械在施加大量能量時(shí)，建議用電磁體代替永磁體。當(dāng)裝有電磁體代替永磁體時(shí)，電機(jī)可顯著提高功率。而且，電機(jī)的尺寸和重量可以大大減小，成本要低得多，并且機(jī)器能夠?qū)⒏蟮碾娏鬓D(zhuǎn)化為機(jī)械效應(yīng)。

 

英國(guó)發(fā)明家威廉·斯特金（William Sturgeon）在1825年被認(rèn)為是第一個(gè)電磁體的發(fā)明者。幾年后，在1827年，匈牙利發(fā)明家Istvan（nyos）Jedlik發(fā)明了“第一臺(tái)帶有電磁體和換向器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。但是第一臺(tái)實(shí)用的電磁直流電機(jī)是莫里茲·赫爾曼·雅各比（Moritz Hermann Jacobi）于1834年發(fā)明的。雅各比的電機(jī)以每秒1英尺的速度舉起10到12磅的重物，大約是15瓦的機(jī)械功率。有趣的是雅各比在1835年寫道：“他不是電磁電機(jī)的唯一發(fā)明者，他指出了Botto和Dal Negro發(fā)明的優(yōu)先權(quán)。

電磁直流電機(jī)在1880年代首次普及，當(dāng)時(shí)直流電是主要?jiǎng)恿?，而?dāng)尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）在1889年發(fā)明電磁交流電機(jī)時(shí)，其用途將發(fā)生根本改變。交流電機(jī)僅由固定的定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，比電磁直流電機(jī)更簡(jiǎn)單。

固定的定子提供了旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)，而連接到輸出軸的轉(zhuǎn)子通過(guò)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)得到了轉(zhuǎn)矩。磁場(chǎng)是由兩個(gè)或多個(gè)彼此不同步的交流電產(chǎn)生的，被稱為多相系統(tǒng)。特斯拉的交流電機(jī)提供了簡(jiǎn)單性，但它具有可控制性和可操作性問(wèn)題，使直流電機(jī)無(wú)法保持穩(wěn)定存在在工業(yè)上應(yīng)用了數(shù)十年。隨著高能量永磁體的發(fā)展即將到來(lái)，永磁電機(jī)的春天正在接近。

永磁電機(jī)的回歸

直到二十世紀(jì)，永磁材料僅限于天然存在的磁鐵礦，通常稱為磁鐵礦。在本世紀(jì)初，在發(fā)現(xiàn)新型磁性材料（例如碳，鈷和鎢鋼）時(shí)，世界看到了可以說(shuō)是一種復(fù)興。但是，這些第一批新的磁性材料的質(zhì)量仍然很低。直到Alinco磁鐵的發(fā)展，世界上才有可以用于許多應(yīng)用的高品質(zhì)磁鐵，并為永磁電機(jī)的回歸還打開(kāi)了大門。

在1930年代進(jìn)行了廣泛的研究之后，在鐵溶液中大量添加鋁，鎳和鈷會(huì)產(chǎn)生通過(guò)常規(guī)鑄錠生產(chǎn)的高效，商業(yè)上可行的粉末冶金。它們被稱為Alnico磁鐵，比任何礦石都強(qiáng)100倍。1950年代，出現(xiàn)了鐵氧體永磁體，并用于小型家用電器的電機(jī)。在1960年代，當(dāng)發(fā)明了稀土金屬（sa）和鈷的化合物時(shí)，永磁體在電機(jī)中的廣泛使用又邁出了重要的一步。

 

這些永磁材料本身很重要，它們被1980年代釹鐵硼永磁體的發(fā)明所掩蓋，其產(chǎn)生的能量更高，并且比稀有的鈷更普遍。直到1970年代，才出現(xiàn)了無(wú)刷永磁體。直流電機(jī)開(kāi)始在市場(chǎng)上出現(xiàn)，延遲的原因不僅在于高能永磁電機(jī)的發(fā)展，還在于功率器件和電子控制器的發(fā)展，它們可以用電子換向代替機(jī)械換向。

 

未來(lái)：納米復(fù)合永磁體

 

永磁電機(jī)的未來(lái)是什么？有證據(jù)表明，隨著它們?cè)谛聭?yīng)用中的使用，它們的使用將繼續(xù)增長(zhǎng)。但是，在高能永磁體領(lǐng)域，正在出現(xiàn)新的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新之一是納米復(fù)合永磁體。這些磁體是人工構(gòu)造的磁性結(jié)構(gòu)（稱為超材料），其通過(guò)制造小于微米的納米結(jié)構(gòu)硬/軟相復(fù)合材料產(chǎn)生強(qiáng)永磁體。目前，它們被用于生物醫(yī)學(xué)，磁性存儲(chǔ)介質(zhì)，磁性顆粒分離，傳感器，催化劑和顏料。在未來(lái)，世界上可能會(huì)看到納米復(fù)合磁性材料被用于下一代永磁電機(jī)。