電機的發(fā)明與發(fā)展

19世紀以來，電學(xué)取得了突破性的發(fā)展。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電與磁現(xiàn)象的關(guān)系，不久安培就發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線在磁場中受力的規(guī)律。由此導(dǎo)出了著名的安培力公式；同年，安培和蓋呂薩克發(fā)明了電磁鐵。他們的研究為電動機的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。

磁針在通電導(dǎo)線附近受力旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，曾啟發(fā)法拉弟發(fā)明了第一臺可以連續(xù)轉(zhuǎn)動的電機模型。其它科學(xué)家受此啟發(fā)也先后研制出不同形式的電動機，但這些電機多是某種模型，功率很小，沒有實用價值。

1834年，俄國科學(xué)院院士雅科比(1801-1874年，俄國）利用U形電磁鐵制成了第一臺回轉(zhuǎn)運動的直流電機。電機的轉(zhuǎn)子是一個帶有6個臂的輪，輪臂上共裝12個棒狀磁鐵，棒狀磁鐵與電磁鐵的排斥與吸引推動著輪子轉(zhuǎn)動。這一年底，他在巴黎科學(xué)院宣讀論文，4年后他把電動機裝在一條船上，并在涅瓦河上試航成功。這臺電機使用300個丹尼爾電池，航速卻只有每小時2.2公里。

在1834年，倫敦的儀器制造商克拉克和美國的鐵匠戴文泡特也制成了直流電動機。后者研制的轉(zhuǎn)子是用電磁鐵當作輪子的輻條，輪子夾在二個靜止的磁鐵之間。次年，他把這種電機安裝在一輛電車模型上，電車沿圓形軌道行駛。這臺電動機也是以電池為動力，并沒有實用價值。

1860年，比薩大學(xué)教授巴奇諾基發(fā)明了一種接近實用的電動機，它包括環(huán)形電樞，整流子和合理的勵磁方式，基本上具備了現(xiàn)代電動機的結(jié)構(gòu)形式。

由于當時沒有較大功率的發(fā)電機供電，這種電機沒有立即得到推廣。10年后，格拉姆(1826-1901年，比利時）將巴奇諾基的環(huán)形電樞用在1臺發(fā)電機上。次年在一次展覽會上，一位工作人員誤將另一臺發(fā)電機與格拉姆的發(fā)電機接在一起，當發(fā)電機運轉(zhuǎn)時竟帶動格拉姆的電機轉(zhuǎn)了起來，他由此知道直流發(fā)電機可以當作電動機用。由于新聞的宣傳作用，人們對格拉姆的發(fā)電機另眼相看，工廠決定投入生產(chǎn)。

發(fā)電機的研制與電動機的研制幾乎是同步發(fā)展的。1831年，法拉弟根據(jù)他發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象提出了機械能轉(zhuǎn)化為電能的原理。幾個月后他又制成了第一臺發(fā)電機的模型裝置。這一切為發(fā)電機的研制奠定了基礎(chǔ)。

1832年，皮克西(法國）兄弟研制出世界上第一臺永磁式交流發(fā)電機。這僅是一臺手搖發(fā)電機模型，轉(zhuǎn)子是馬蹄形永久磁鐵，定子是線圈。次年，他們采納了安培的建議，增加了一個簡單的換向器，使交流電轉(zhuǎn)換成脈動的直流電。同年，薩克斯頓(英國）在英國皇家學(xué)會的會議上也展出了一臺手搖電機，其結(jié)構(gòu)特點是線圈作為轉(zhuǎn)子，而定子是永久磁鐵，這兩種發(fā)電機的電壓很低，功率也很小。

1834年，克拉克制成了第一臺可供實驗室使用的直流發(fā)電機，其電壓高于一般電池組。

1841年已出現(xiàn)了用蒸汽推動的發(fā)電機，可以連續(xù)工作，為其它用電器提供電力。1856年，霍姆斯發(fā)明了一種多極發(fā)電機。發(fā)電機5尺見方，重2噸，用蒸汽推動，每分鐘600轉(zhuǎn)，發(fā)電容量1.5千瓦。一家燈具廠買走了這臺發(fā)電機，使它成為第一臺商用發(fā)電機。1862年，霍姆斯又制成了容量為2千瓦的發(fā)電機。

1863年，威爾德(1833-1919年，英國）發(fā)明了磁電激磁式發(fā)電機，他使發(fā)電機的研制進入了一個新階段。他在解釋這種電機的原理時說：自激磁場是依賴原來磁場的剩磁。同年，西門子(1816-1892年，德國）在一篇論文中也論證發(fā)電機中并不需要永久磁體，完全可以用發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢向激磁繞組提供激磁電流(自激）。1867年，C.西門子向人們展示了一臺自激式發(fā)電機模型。自激式發(fā)電機用磁性很強的電磁鐵代替了永久磁體，因而可以發(fā)出很強的電流。因此，它在電機制造史上是劃時代的成就。

1870年，巴黎的格拉姆(1826-1901)制成了環(huán)形電樞的直流發(fā)電機，電樞用軟鐵做鐵心，并用瀝青絕緣以防止渦流。這項成就取得很大成功，廣泛地用于燈塔和工廠供電。1872年，阿爾特涅克(1845-1904年，德國）發(fā)明了鼓式電樞，其繞組僅在電樞表面，其電樞中銅的利用率更高，技術(shù)上更完善合理，很快取代了環(huán)形電樞。這樣，到19世紀70年代，電機已具備了近代電機的基本結(jié)構(gòu)。

1867年，威德爾制成第一臺獨立激磁的交流發(fā)電機，但是他沒有解決因渦流生熱的問題。1876年，亞布洛契可夫提出可以制造一種多項交流電機的方案，兩年后他制造了一臺這樣的電機，為弧光燈供電。這臺發(fā)電機已具有現(xiàn)代同步發(fā)電機的主要結(jié)構(gòu)。19世紀80年代，電工學(xué)家法拉里(1847-1897年，意大利），建立了旋轉(zhuǎn)磁場的理論。80年代末發(fā)明了二相交流電動機和三相鼠籠異步電機。這些為90年代廣泛使用交流電創(chuàng)造了條件。