要提高一台固定体积的电动机额定功率P,可以增加它的额定力F或者增加它的额定转速V来达到。额定力F可以通过增加线圈中的电流I,或者增加磁感应强度来解决。但是电流I被导线材料的电阻率和固定的安装空间所限制(超导材料不在讨论范围内),磁感应强度同样也被材料和安装空间限制。剩下来就只有提高转速V来提高功率了。那么为什么电动机的转速都有一个限定呢,是轴承的限制吗?
对于交流电动机来说,转速越高频率越高,频率越高铁损越大,铁芯铁损越大越容易发热,能量损耗也越大。对于直流电动机而言,磁损就小得多,但是高转速会导致开关元器件开关频率增加,在开关上的损耗会增加(这一点可以参考开关电源)。
如果存在一种不需要开关转换控制的直流电动机会发生什么呢?电动机的转速仅仅被轴承和转子材料的抗离心力所限制,转速可以比目前的电动机提高1至2个数量级,即一定体积下拥有更高的额定功率。想象一下用10平方厘米线径的导线绕制几十匝铁芯配合空气轴承和钕铁硼强磁,体积只有茶杯大小,额定电压1000V,额定电流60A,额定功率60KW,额定转速300,000转/分钟,配合减速齿轮,应该会很有市场吧。