電動機領域最近正邁入新紀元?，F(xiàn)今您所見到的應用于洗衣機、玩具以及風扇的所有的電動機均采用50年前發(fā)明的電機基本原理。但是，隨著超導線路替代常規(guī)銅線圈的實現(xiàn)，電動機變得更加緊湊、更具能源效率且花費更少，特別是在大型工業(yè)應用方面更具優(yōu)勢。 據(jù)外電報道，最近，來自法國南錫第一大學與美國佛羅里達州塔拉哈西先進電力系統(tǒng)中心的科學家艾爾·哈德杰·愛拉姆及其同事已在非傳統(tǒng)技術(shù)的基礎上設計并測試了一種超導旋轉(zhuǎn)電機。他們的研究成果被刊登在電氣與電子工程師協(xié)會學報《超導應用》上，此項研究為電動機的發(fā)展提供了更好的機會。 目前與阿爾及利亞Khemis Miliana中心大學一起工作的科學家愛拉姆稱：“這項研究工作有兩個目標。第一個目標是論證基于磁通量強度電動機的可行性，第二個目標則是論證超導體能夠在很大程度上改進電動機的性能。” 與前幾年設計的基于高溫的電動機相比較，愛拉姆及其同事研發(fā)的電動機是一種低溫、電八極矩電動機，它還配備有一個固定的超導感應器。與銅線圈不同，新設計中的鈮-鈦（NbTi）感應線圈沒有電阻，這是超導體的最大優(yōu)勢之一。 當兩個鈮-鈦感應線圈被相反方向的電流通過時，這些電流會制造出一種磁場。位于兩個線圈、四個用于定形和分布磁能量線路的超導散裝金屬板間（它是由YBaCuO制成的，或釔鋇銅線氧），這種磁場然后就會在磁選的基礎上產(chǎn)生一種交互性的電磁場。纏繞有銅線的旋轉(zhuǎn)電樞會將電能轉(zhuǎn)化為機械能，并最終使其轉(zhuǎn)化為一種實際應用。 在此項設計當中，通過利用液態(tài)氦能夠在線圈中保持零電阻之特性將整個感應器的溫度冷卻到4.2開（開氏溫標）。（科學家們解釋稱，高溫線路在這種布局中也能起作用。）對于所有的超導電動機來說，超導線路能夠比銅線負載更大的電流量。因此，與常規(guī)電動機相比，超導電動機可以在一個較小的空間內(nèi)創(chuàng)造出更強大的磁場。 愛拉姆稱：“對于大多數(shù)的超導電動機來說，結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的，磁通量徑向的，然而對于我們研發(fā)的電動機來說，感應器的磁通量卻是軸向的?！? 為了測試這種電動機的性能，科學家們先計算出它的磁梯形潛能，它可以說明一個磁場在一定區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的力量。然后，他們才來決定其磁通量密度，即那個區(qū)域內(nèi)的磁數(shù)量。正如科學家們所解釋的那樣，兩個散裝金屬板間存在通量密度的最大值，而通量密度的最小值則存在于金屬板后，通量密度的巨大差異可以產(chǎn)生一種更為強大的磁場來使電動機的性能最佳化。 研究小組在實驗的基礎上論證了118.8伏特電動機的性能。他們還進一步計算出了一個理論的172.5伏特的發(fā)生電壓，并解釋稱，它們之間的差異應歸因于一種不確定因素，即散裝金屬板周圍磁場存在不同的最大和最小值，它們是不能進行直接測量的。改善磁通量密度的差異將有希望增大電動機的電壓。 愛拉姆稱：“正如我們在另一篇研究文章中所論證的一樣，該項論證工作正在進行當中。與傳統(tǒng)的電動機相比，使用這種結(jié)構(gòu)和幾根超導金屬線以及20mW發(fā)生功率的電動機可以減少20%-50%的感應量?！? 在不久的將來，研究小組計劃利用同樣的結(jié)構(gòu)設計和制造出一個100kW的超導電動機。愛拉姆稱：“這些電動機的最大優(yōu)點在于其高功率量密度和高扭矩量密度，以及比常規(guī)電動機更少的振動?！彼M一步補充稱：“一般來說，我認為海上推進和電力牽引可能從這些電動機獲益甚多”。