电机电磁转矩产生原理的一点疑惑！

Tsaohuan

这些讨论看着蛮不错的。首先被发现的是静电，摩擦生电这种现象，这样就产生了库伦定律。对电磁学初始贡献的第一人应该是伏特，因为他发明了电池，获得了直流电，这样安培等后来的物理学家才得以用电池产生的电流来研究各种电的原理，同时也就有机会发现了电和磁的关系。后来就有了安培定律，欧姆定律，法拉第，亨利，特斯拉才能发明电动机，麦克斯韦才能总结出方程组来把电磁统一起来，并且发现电磁波和光的关系。有电流就有磁场。磁性材料经过电流的导通就产生磁性，并且因为磁滞的原因，就产生了永磁体。永磁铁就是磁滞产生的，永磁体是存储了能量的，所以通过导体加上永磁体，在机械运动的作用下能做出发电机。自然界的永磁体是怎么来的，那就是闪电击中了磁性材料（铁矿石），甚至可能是多次击中。那么天然永磁铁就是收集了闪电的能量的。图片是电磁学的各位大神。

Tsaohuan

Electricity and Magnetism这本书不错。可以加深理解电磁问题。里面有讲述，有总结，有实际应用，有习题及解答。

十二飞帝

从能量角度理解电机的问题也是很有意思的。电动机是将电能转换成机械能的，在这个过程中磁场起了什么作用呢？
是电能先转换成磁能，然后磁能再转换成机械能吗？还是磁场在能量转换过程中只是一个类似于“平台”或者“场所”的作用呢？

十二飞帝

把两块磁体用手分开，再慢慢合上，这个过程就是“手的能”和磁能的相互转换。磁就像一个弹簧一样，有弹力。先贤们曾称这种现象为以太，也就是磁场具有弹力性质，但是现代磁场理论又否定了以太这一说法。

磁能真是看不见、摸不着、闻不见、感觉不到、理解不了的一种能量啊！


不好！我好像陷入牛角死区出不来了！

十二飞帝

Tsaohuan 发表于 2019-11-21 09:55
这些讨论看着蛮不错的。首先被发现的是静电，摩擦生电这种现象，这样就产生了库伦定律。对电磁学初始贡献的 ...

永磁体是存储了能量的，所以通过导体加上永磁体，在机械运动的作用下能做出发电机。
其实按这个逻辑，永磁体的能量是参与到电机的能量转化当中的，但是我们也知道，永磁体在电机工作过程中其磁性质是没有变化的，也就是说他自身的能量并没有变化。

Tsaohuan

十二飞帝 发表于 2019-11-21 12:12
永磁体是存储了能量的，所以通过导体加上永磁体，在机械运动的作用下能做出发电机。
其实按这个逻辑，永 ...

机械能转换成电能需要永磁体（或电磁体）提供媒介（磁场），这个就是电磁感应发电机的原理。

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-20 16:34
漏磁可有可无吗？
答：漏磁在产生转矩得过程中毫无用处！

什么是漏磁？

通常的观点，磁力线最好都在铁芯上（或者电机气隙上），磁力线经过的其他地方则认为是漏磁。
例如：端部漏磁、齿顶漏磁、槽内漏磁、变压器铁心外（被铁心包围的空间）漏磁等等。

为了简单起见，我们限定仅探讨槽内漏磁，以及变压器铁心外（被铁心包围的空间）漏磁。

我认为，这两种漏磁分别是电机和变压器正常工作所必不可少的组成部分！

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-21 15:20
什么是漏磁？

通常的观点，磁力线最好都在铁芯上（或者电机气隙上），磁力线经过的其他地方则认为是 ...

我先质疑一下吧！
什么是漏磁？
我认为只要是磁力线没有同时通过定子部分和转子部分的，都叫漏磁。这个漏磁一定是没有什么用处的。
至于说槽内的磁力线，如果它只在电枢内部打转，那么它就是没用的漏磁；如果槽内的磁力线也通过了“转子”，那么它才是有用的磁力线。

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-21 15:43
我先质疑一下吧！
什么是漏磁？
我认为只要是磁力线没有同时通过定子部分和转子部分的，都叫漏磁。这个 ...

你说的好像有一定道理，请看下面的动画

转子静止，线圈电流逐渐增加时槽内磁力线动画


但是，转子转动时那个动画，线圈内磁力线“气泡”不能说没用！


补充内容 (2019-11-23 10:41):
电机禁止不动时，线圈电流增加槽内磁力线切割导体导致的电势就是变压器电势，对应的就是交轴电感效应。

从能量角度来看，一个齿的磁能减少一个齿的磁能增加，总磁能变化很少（变化量为交轴电感储能）

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-21 16:09
你说的好像有一定道理，请看下面的动画

转子静止，线圈电流逐渐增加时槽内磁力线动画

我觉得可以这样理解，没有长大的气泡是没用的。等气泡长大冲过气隙，穿过转子才成为有用的气泡。

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-21 16:32
我觉得可以这样理解，没有长大的气泡是没用的。等气泡长大冲过气隙，穿过转子才成为有用的气泡。

我不这样认为，气泡在长大或者缩小过程当中，都在与线圈交换能量！

我认为线圈所处空间的磁场都是至关重要必不可少的，否则根本就无法交换电磁能量。那种认为“超距”作用的所谓“交链磁通”理论，想想就觉得不靠谱！

十二飞帝

交换能量没有错，槽内范围的气泡交换的仅仅是电能和磁能，也就是漏电感储存和交变的能量，是电感的原理。
而将磁能转换成机械能则非要“超距”的“交链磁通”不可。
而电能转换成机械能的过程，到底有没有先转换成磁能，再由磁能转换成机械能，磁能是如何体现的，需要商榷。

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-21 21:24
我不这样认为，气泡在长大或者缩小过程当中，都在与线圈交换能量！

我认为线圈所处空间的磁场都是至 ...

我觉的是不是这样，磁能转换成机械能的过程是不是和重力势能转换成动能的过程一样呢？
比如转子处在一个磁场中，总是要向磁场强度低的地方运动，这个过程就是磁能转换成机械能的过程。
磁能转换成机械能，使得磁能降低，也就是转子运动到了磁强低的地方，所以通过将电能转换成磁能，不断的连续的拉高转子所处位置的磁强呢。
这也解释了电能—磁能—机械能的过程了。

十二飞帝

十二飞帝 发表于 2019-11-21 11:57
把两块磁体用手分开，再慢慢合上，这个过程就是“手的能”和磁能的相互转换。磁就像一个弹簧一样，有弹力。 ...

两块磁体之间的力比作弹簧力不恰当，比作成重力才合适。磁势就是重力势，处在磁场中的磁介必然有磁力，就像在重力场的质量物质有重力一样。

Tsaohuan

Misconception: Magnets are infi nite sources of energy that could provide electric or mechanical
power forever!
Resolution: Although a magnet’s fi eld does contain energy, that energy is limited and was invested
in it during its magnetization. To extract that energy, you’d have to demagnetize and thus destroy
the magnet.
In effect, our coil is playing with the alternating current’s energy, storing it briefl y in
the magnetic fi eld and then returning it to the current. The coil stores energy while the
magnitude of the current increases—the fi eld strengthens and the current loses voltage. The
coil returns energy while the magnitude of the current decreases—the fi eld weakens and
the current gains voltage. Because the coil’s self-induced emf is responsible for bouncing
this energy back to the current, it’s frequently called a back emf.
永磁体中的能量要取出来变成电能，就需要给永磁体退磁。
电磁铁转换电能，去掉加在电磁铁上的电，电磁铁就没磁性了，不储存能量，这就是变压器的工作原理。

Tsaohuan

电动机就是电场转磁场再转力矩变成机械能。

十二飞帝

Tsaohuan 发表于 2019-11-22 17:17
Misconception: Magnets are infi nite sources of energy that could provide electric or mechanical
po ...

把永磁体的能量变成电能，估计现在的科学技术还没这水平。
比如加反向电流去永磁的过程，过程中即消耗了电能，永磁体的磁能也没了，这能量无缘无故就无影无踪了，能量不守恒了？

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-22 21:43
把永磁体的能量变成电能，估计现在的科学技术还没这水平。
比如加反向电流去永磁的过程，过程中即消耗了 ...

这个问题想歪了，肯定是能量守恒的，但具体如何转化的？恐怕没有那么容易搞清楚。

举一个例子：一根弹簧，压缩变短后塞入一个槽里，此时弹簧储存了变形能吧，再把卡住的弹簧放入熔铅中，或者用火焰加热弹簧，导致弹簧应力松弛，那不也是消耗了热能且又消除了弹簧变形能？

Tsaohuan

十二飞帝 发表于 2019-11-22 21:43
把永磁体的能量变成电能，估计现在的科学技术还没这水平。
比如加反向电流去永磁的过程，过程中即消耗了 ...

你理解的没错，永磁体退磁确实消耗了电能，这个永磁体是变成磁阻抗了。永磁体的能力也并非难以利用，其实是很容易利用。因为有用磁铁制作的电机或者发电机，本身节省了能源，使得我们减少（取消）励磁绕组，效率提高。所以永磁同步电机大量取代异步电动机，这些都是现实的运用。只能说这种运用的原理相对复杂些。我们的变压器也有个效率。电转磁然后磁转电后有些损失。

Tsaohuan

zengxiaodong 发表于 2019-11-23 10:14
这个问题想歪了，肯定是能量守恒的，但具体如何转化的？恐怕没有那么容易搞清楚。

举一个例子：一根弹 ...

这个压缩弹簧放进卡槽中加热，弹簧的变形能的消散也是消耗了能量的。相当于去应力退火。这个确实和反向充磁，让永磁体失去磁性是一样的道理，都消耗了能量。没有做有用功。
不过如果你需要工件的磁性去除，或者你需要这个弹簧失去弹性，做其他用途。你们这种工艺是有价值的。