也說電機3: 目標「畝產萬斤」

話說銅與鐵製成的容器做好了，接下來不就是召（能）喚（量）神（轉）龍（換）了么？

既然如此，我們對電機的訴求還不是：功率大，體積小，等等等…

基本上，我們的理想預期可以用「畝產萬斤」來概括。儘管這種又要馬兒跑，又要馬兒不吃草的事情基本是所有技術領域的終極目標。我們沒法一口吃成胖子，這樣的大目標自然是需要分解成一個個小目標的。

如同「如何把大象放進冰箱」的目標實現可以分解為：打開冰箱，塞進大象，關上門；以及「畝產萬斤」的目標實現可以分解為：種上水稻，長出萬斤糧食。電機這種通過電磁感應實現能量轉換的裝置要達成「轉換更多更多…能量」的目標，便可以分解成：提高電負荷和提高磁負荷了。這也是目前電機設計和製造領域一直試圖翻越的兩座大山。

提高電負荷是指讓電機能夠承載更大的電流，這就好比水管粗了你可以把更多的水灌進一個池子里或者排空一個池子。不過因為導體電阻的存在，電流流經導體會產生損耗，更大的電負荷意味著更大的損耗。你覺得或許可以通過提高電壓來提高功率容量的同時控制電流，不過提高電壓會增加絕緣材料厚度，壓縮導體截面積，進一步增加點組。因此在一定範圍內，確實會有幫助，但是一旦超過了這一範圍，便又有反作用了。由提高電負荷引出的，是解決絕緣耐熱以及散熱的問題。

上回提到鐵磁材料的作用是利用高磁導率放大磁化效果，可以幫助提高磁負荷，獲得更強磁場。不過現實中所有的導磁材料都存在一個飽和的問題，即在磁感應強度達到某一個數值之後，不會再隨著磁場強度的增加而繼續增加。想要進一步提高磁負荷，就必須要找到一種材料，能夠有較好的磁導率的同時不會飽和（現階段現實的目標是更高的飽和值。

總結一下，提高電負荷和提高磁負荷這兩個方向就變成了以下三個小目標

更輕薄但更有效絕緣材料

更優化的結構設計幫助散熱

磁導率更好且飽和值更高的導磁材料

當然，一切都要 以合理的成本來實現。這就像「畝產萬斤」是實現過的：把周圍稻田裡的東西堆在一畝地上不就好了？當時這樣的解決方案，並不是普遍或者說平均意義上的「畝產萬斤」。不過隨著這個行業的從業者在合理成本的大前提下不斷求索，更高的功率密度 （同樣的體積可以獲得更大的功率，或者更小的體積獲得和過去相同的功率）一定是未來的趨勢。

未完待續

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