不使用磁鐵的高性能馬達(dá)（二）：帶電體的制造和帶電方法的驗證

　　從圖中可以看出，庫侖引力容易提高，電場強(qiáng)度可輕松超過空氣的絕緣耐壓。而從中便可找到利用庫侖力時的最佳方案。首先，一個方案是根據(jù)空氣的絕緣耐壓將電荷濃度設(shè)定在10¹³左右。不過這并不是說在利用庫侖引力時就不必將電荷濃度設(shè)定為10¹⁴個/cm³。電荷濃度的調(diào)整也可通過混合高濃度帶電的粒子和不帶電的粒子來實現(xiàn)。不帶電的粒子是絕緣體即可，可以使用高分子及低價材料，還可自由設(shè)定能夠穩(wěn)定生產(chǎn)的離子注入量。而在庫侖斥力方面，不會因電場相互抵消而發(fā)生放電現(xiàn)象，在濃度上沒有限制。在需要強(qiáng)力時，最好是只利用斥力。

水分子離子是難敵對手

　　下面來研究一下帶電材料的使用方法。由于同電位帶電的球體具有斥力，因此在保存及面狀涂布時需要下一番工夫。

　　在保存在瓶狀容器中時，帶電體會在斥力下反彈而浮于空中。雜質(zhì)濃度在每1cm³為10¹⁶個時，5μm Si粒子的上下距離以0.26mm最為合適。由于水平方向上的距離設(shè)定為無限遠(yuǎn)，因此具有適于保存的帶電量。也許需要采取使容器保持逆電位來進(jìn)行保存的手段。

　　在涂布方面，粒子因庫侖斥力的緣故而難以多層化，基本以單層涂布為主。在與帶電粒子保持逆電位的面上進(jìn)行散布后，利用強(qiáng)力粘合劑固定。必須在粘合劑硬化前保持正電位。估計在樹脂中嵌入帶電體的板材等也很實用。

圖4：帶電體的樹脂封裝法示例

　　無論制造時還是使用時，都需要注意可動電荷，尤其是水分子離子的吸附現(xiàn)象。正如高濕度下難以實施靜電實驗一樣，濕氣是靜電的大敵。帶電體表面附帶有水分子的話就會被離子化，使帶電體的總電荷量降低。即使將帶電體封閉起來，也同樣存在起因于電荷易于移動這一特性的弱點(diǎn)。制造時需要在干燥氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行，封裝時也要在干燥氮?dú)庵胁僮鳌Ｋ肿拥拇嬖诓粌H會使庫侖力下降，而且還會導(dǎo)致空氣的絕緣破壞電壓下降。這種水分子離子的吸附可能成為難以對帶電體加以應(yīng)用的原因。作為對策，可以采取雙層密封、采用除濕材料或強(qiáng)制除電等多種手段。對易于移動的電荷進(jìn)行處理的帶電體工程學(xué)，實際上就是針對外部可動電荷的一場拉鋸戰(zhàn)。