不使用磁鐵的高性能馬達(dá)（一）：可產(chǎn)生強(qiáng)靜電力的帶電體

　　以往靜電常常被應(yīng)用于集塵器、碳粉打印機(jī)及臭氧發(fā)生器等。但因電荷移動(dòng)導(dǎo)致電荷密度較低，所以應(yīng)用領(lǐng)域有限。以往靜電大多是因?yàn)閯?dòng)作帶來(lái)的靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電荷。因此電荷量較少，由此也獲得不了較大的力。這也是因?yàn)榧夹g(shù)人員并沒(méi)有想過(guò)要封存由靜電產(chǎn)生的電荷。

　　本文提及的“帶電體工程學(xué)”與原來(lái)的靜電利用方式不同。帶電體工程學(xué)是在制造帶電體時(shí)穩(wěn)定地封入大量電荷。由此電荷密度可提高到1000倍以上。因庫(kù)侖力與電荷量的二次方成正比，所以獲得的電力可提高至原來(lái)的100萬(wàn)倍以上。

　　由此，庫(kù)侖力可以成為比磁力更大的力。只要能夠保持穩(wěn)定的帶電狀態(tài)，就可與磁鐵一樣用于廣泛的領(lǐng)域。這便是可制造出高效馬達(dá)或發(fā)電機(jī)的理由。

不依賴于材料的物理特性

　　目前，電磁馬達(dá)幾乎全部利用永久磁鐵的磁力。因此，為了提高性能，必須提高永久磁鐵的磁通密度。磁力如以下公式所示，與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，就必須使用屬于稀少資源的稀土類金屬。

　　不過(guò)，稀土類金屬目前存在由中國(guó)一家所壟斷的問(wèn)題，而且還出現(xiàn)了中國(guó)為抬高價(jià)格進(jìn)行戰(zhàn)略性減產(chǎn)的動(dòng)向。因此，企業(yè)對(duì)不使用稀土類金屬也可提高性能的馬達(dá)需求強(qiáng)烈。

　　與這種磁力依賴于物質(zhì)所固有的磁通密度不同，庫(kù)侖力依賴于電荷量。庫(kù)侖力如下式所示，它不依賴于物質(zhì)本身，而是通過(guò)增加電荷量來(lái)控制。

　　關(guān)鍵的一點(diǎn)是庫(kù)侖力不依賴于物質(zhì)。下表對(duì)永久磁鐵和庫(kù)侖力的發(fā)生源——電荷進(jìn)行了比較。不依賴于材料的物理性質(zhì)，便意味著沒(méi)有隨時(shí)間的劣化問(wèn)題，并可實(shí)現(xiàn)物理量的控制。

只要能提高電荷密度就可獲得強(qiáng)大的力

　　帶電是指物質(zhì)帶有電荷的狀態(tài)。但一般來(lái)說(shuō)電荷容易移動(dòng)，很難持續(xù)維持帶電的狀態(tài)。而且還存在濕度越高電荷就越容易向空氣中擴(kuò)散的特性。雖然目前已有使用高分子帶電體的顯示器方案，但帶電量的變化是存在的難點(diǎn)。

　　以前也有企業(yè)曾制成過(guò)靜電馬達(dá)。但只是性能較低的產(chǎn)品。產(chǎn)生的庫(kù)侖力僅為數(shù)N左右。輸出功率低的原因在于無(wú)法確保穩(wěn)定的帶電狀態(tài)。

　　目前，釹磁鐵被公認(rèn)為磁力最強(qiáng)的永久磁鐵，但磁通密度也不過(guò)1特斯拉左右。1cm²面積時(shí)，磁鐵表面只能產(chǎn)生398N的磁力。而且磁鐵還存在隨時(shí)間性能變化的問(wèn)題，因此磁力也會(huì)變化。

　　但電荷在本質(zhì)上不存在隨時(shí)間變化的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的高密度帶電，得到的庫(kù)侖力就會(huì)不亞于磁力。