不使用磁鐵的高性能馬達（一）：可產生強靜電力的帶電體

　　以往靜電常常被應用于集塵器、碳粉打印機及臭氧發(fā)生器等。但因電荷移動導致電荷密度較低，所以應用領域有限。以往靜電大多是因為動作帶來的靜電感應而產生電荷。因此電荷量較少，由此也獲得不了較大的力。這也是因為技術人員并沒有想過要封存由靜電產生的電荷。

　　本文提及的“帶電體工程學”與原來的靜電利用方式不同。帶電體工程學是在制造帶電體時穩(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的100萬倍以上。

　　由此，庫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域。這便是可制造出高效馬達或發(fā)電機的理由。

不依賴于材料的物理特性

　　目前，電磁馬達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，稀土類金屬目前存在由中國一家所壟斷的問題，而且還出現(xiàn)了中國為抬高價格進行戰(zhàn)略性減產的動向。因此，企業(yè)對不使用稀土類金屬也可提高性能的馬達需求強烈。

　　與這種磁力依賴于物質所固有的磁通密度不同，庫侖力依賴于電荷量。庫侖力如下式所示，它不依賴于物質本身，而是通過增加電荷量來控制。

　　關鍵的一點是庫侖力不依賴于物質。下表對永久磁鐵和庫侖力的發(fā)生源——電荷進行了比較。不依賴于材料的物理性質，便意味著沒有隨時間的劣化問題，并可實現(xiàn)物理量的控制。

只要能提高電荷密度就可獲得強大的力

　　帶電是指物質帶有電荷的狀態(tài)。但一般來說電荷容易移動，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。

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

　　目前，釹磁鐵被公認為磁力最強的永久磁鐵，但磁通密度也不過1特斯拉左右。1cm²面積時，磁鐵表面只能產生398N的磁力。而且磁鐵還存在隨時間性能變化的問題，因此磁力也會變化。

　　但電荷在本質上不存在隨時間變化的問題。可以說，只要能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的高密度帶電，得到的庫侖力就會不亞于磁力。