影響電機(jī)結(jié)構(gòu)的主要因素是兩個(gè)方面：一個(gè)是導(dǎo)磁材料性能，一個(gè)是導(dǎo)體材料性能。如果導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能好，我們就可以減小導(dǎo)線的線徑，可以在磁場(chǎng)中，增加單位體積內(nèi)的導(dǎo)線數(shù)量，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)力就會(huì)加大。

磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，取決于繞組圈數(shù)（匝數(shù)）和繞組中的電流（安培）大小，專(zhuān)業(yè)的說(shuō)法就是磁動(dòng)勢(shì)。理論上我們可以在繞組中通過(guò)施加足夠的電壓產(chǎn)生足夠大的電流，建立一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。問(wèn)題是導(dǎo)磁材料的磁通不隨著繞組電流的加大而加大，導(dǎo)磁材料的磁場(chǎng)強(qiáng)度并不會(huì)隨著繞組中的電流的增加而增加。這種現(xiàn)象我們稱(chēng)為磁飽和。

出現(xiàn)磁飽和后，通常我們解決的辦法是增加導(dǎo)磁材料的尺寸，所以有時(shí)我們看到電動(dòng)機(jī)的體積比較大就是因?yàn)閷?dǎo)磁材料所占的比例大的原因。可以說(shuō)減小電動(dòng)機(jī)體積的途徑主要取決于鐵磁材料的性能。所以尋找優(yōu)異的鐵磁材料，就是我們努力的方向。

磁性材料有兩種：一種是用來(lái)導(dǎo)磁的軟磁材料，一般用作勵(lì)磁的鐵芯；一種是用來(lái)充磁的硬磁材料，作為永久磁鐵。

圖中的繞組用來(lái)構(gòu)建旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

軟磁材料突破的可能性不太大，但我們?cè)谟泊挪牧仙先〉昧撕艽蟪煽?jī)，可以說(shuō)是突破性的成果。

電機(jī)的核心問(wèn)題就是磁場(chǎng)的強(qiáng)度問(wèn)題，不管用什么辦法，只要能把磁場(chǎng)的強(qiáng)度增加就能解決體積過(guò)大的問(wèn)題。所以，我們可以從兩個(gè)方向考慮問(wèn)題，在定子上我們用軟磁材料，而在轉(zhuǎn)子上使用硬磁材料。把轉(zhuǎn)子的鐵磁換成被充磁的具有高強(qiáng)磁性的永磁體。近幾年前，不到十年吧，我們己經(jīng)可以把它的磁場(chǎng)密度做以很大，能夠彌補(bǔ)定子軟磁材料磁通不大、磁場(chǎng)強(qiáng)度不高的問(wèn)題，于是交流同步電動(dòng)機(jī)誕生了。

用在動(dòng)車(chē)組上的希土永磁電機(jī)

交流同步電動(dòng)機(jī)就是用軟磁材料做定子的導(dǎo)磁材料，并利用其繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子使用被充磁后的硬磁材料，其磁極被定子旋轉(zhuǎn)中的磁極牽拉形成鈕矩，向外輸出機(jī)械能。

就此，我們制作出了沒(méi)有電刷或換相器的、啟動(dòng)轉(zhuǎn)距較大且機(jī)械特性比較硬的電機(jī)。所謂硬機(jī)械特性，通俗的解釋就是電機(jī)的出力不隨速度變化而變化，起步的出力與高速運(yùn)行時(shí)的出力基本一致。

電動(dòng)汽車(chē)上的輪轂電機(jī)

由于這種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大、速度比較高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電梯，高鐵列車(chē)等空間受限止的場(chǎng)合。并且它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，幾乎不需要減速裝置，能夠直接與機(jī)械負(fù)荷連接，比如電動(dòng)車(chē)及混合動(dòng)力汽車(chē)等。

但由于調(diào)速和起步的需要，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度要用變頻的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以這種電機(jī)必須配備變頻器進(jìn)行控制。

我們?cè)僬f(shuō)說(shuō)導(dǎo)體材料，現(xiàn)在有一種叫超導(dǎo)體的材料，在一定的溫度下，它的電阻值為零，但它的使用要有一定的條件：一是要在低溫的環(huán)境中使用，超導(dǎo)材料在常溫下很難做到電阻為零的狀態(tài)。二是電流的大小范圍有限制。在超導(dǎo)狀態(tài)中，并不意味著電流可以無(wú)窮大，只能在一定的電流值的范圍內(nèi)導(dǎo)體才能保持超導(dǎo)狀態(tài)，如果超出范圍材料就會(huì)失去超導(dǎo)性能。

超強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)使周?chē)镔|(zhì)形態(tài)發(fā)生變化

但無(wú)論怎樣，超導(dǎo)材料比現(xiàn)在我們用的任何導(dǎo)線性能要好的多。由于上述的原因，目前只在高附加值的項(xiàng)目中使用，比如磁懸浮等。據(jù)說(shuō)在我國(guó)航母上的電磁彈射器中也有應(yīng)用。

相信，雖著新材料的不斷問(wèn)世，我們的電機(jī)一定會(huì)做到體積小、功率大。