不使用磁铁的高性能马达(一):可产生强静电力的带电体

2010-10-05 20:10:40来源: 技术在线

  以往静电常常被应用于集尘器、碳粉打印机及臭氧发生器等。但因电荷移动导致电荷密度较低,所以应用领域有限。以往静电大多是因为动作带来的静电感应而产生电荷。因此电荷量较少,由此也获得不了较大的力。这也是因为技术人员并没有想过要封存由静电产生的电荷。

  本文提及的“带电体工程学”与原来的静电利用方式不同。带电体工程学是在制造带电体时稳定地封入大量电荷。由此电荷密度可提高到1000倍以上。因库仑力与电荷量的二次方成正比,所以获得的电力可提高至原来的100万倍以上。

  由此,库仑力可以成为比磁力更大的力。只要能够保持稳定的带电状态,就可与磁铁一样用于广泛的领域。这便是可制造出高效马达或发电机的理由。

不依赖于材料的物理特性

  目前,电磁马达几乎全部利用永久磁铁的磁力。因此,为了提高性能,必须提高永久磁铁的磁通密度。磁力如以下公式所示,与磁通密度的二次方成比例。


  公式中的磁通密度就是材料所固有的物理特性。因此,要想提磁通密度,就必须使用属于稀少资源的稀土类金属。

  不过,稀土类金属目前存在由中国一家所垄断的问题,而且还出现了中国为抬高价格进行战略性减产的动向。因此,企业对不使用稀土类金属也可提高性能的马达需求强烈。

  与这种磁力依赖于物质所固有的磁通密度不同,库仑力依赖于电荷量。库仑力如下式所示,它不依赖于物质本身,而是通过增加电荷量来控制。

  关键的一点是库仑力不依赖于物质。下表对永久磁铁和库仑力的发生源——电荷进行了比较。不依赖于材料的物理性质,便意味着没有随时间的劣化问题,并可实现物理量的控制。



只要能提高电荷密度就可获得强大的力

  带电是指物质带有电荷的状态。但一般来说电荷容易移动,很难持续维持带电的状态。而且还存在湿度越高电荷就越容易向空气中扩散的特性。虽然目前已有使用高分子带电体的显示器方案,但带电量的变化是存在的难点。

  以前也有企业曾制成过静电马达。但只是性能较低的产品。产生的库仑力仅为数N左右。输出功率低的原因在于无法确保稳定的带电状态。

  目前,钕磁铁被公认为磁力最强的永久磁铁,但磁通密度也不过1特斯拉左右。1cm2面积时,磁铁表面只能产生398N的磁力。而且磁铁还存在随时间性能变化的问题,因此磁力也会变化。

  但电荷在本质上不存在随时间变化的问题。可以说,只要能够实现稳定的高密度带电,得到的库仑力就会不亚于磁力。

  

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关键字:磁铁  马达  电荷  带电体

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1005/article_2650.html
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