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，可以在磁場中，增加單位體積內(nèi)的導(dǎo)線數(shù)量，電動機(jī)產(chǎn)生的電動力就會加大。

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

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?？梢哉f減小電動機(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：一種是用來導(dǎo)磁的軟磁材料，一般用作勵磁的鐵芯；一種是用來充磁的硬磁材料，作為永久磁鐵。

圖中的繞組用來構(gòu)建旋轉(zhuǎn)磁場

軟磁材料突破的可能性不太大，但我們在硬磁材料上取得了很大成績，可以說是突破性的成果。

電機(jī)的核心問題就是磁場的強(qiáng)度問題，不管用什么辦法，只要能把磁場的強(qiáng)度增加就能解決體積過大的問題。所以，我們可以從兩個(gè)方向考慮問題，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)可以把它的磁場密度做以很大，能夠彌補(bǔ)定子軟磁材料磁通不大、磁場強(qiáng)度不高的問題，于是交流同步電動機(jī)誕生了。

用在動車組上的希土永磁電機(jī)

交流同步電動機(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。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，我們制作出了沒有電刷或換相器的、啟動轉(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。

電動汽車上的輪轂電機(jī)

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

但由于調(diào)速和起步的需要，磁場的旋轉(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。

我們再說說導(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失去超導(dǎo)性能。

超強(qiáng)磁場會使周圍物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化

但無論怎樣，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)說在我國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世，我們的電機(jī)一定會做到體積小、功率大。