不使用磁鐵的高性能馬達（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(chǎng)強度可輕松超過(guò)空氣的絕緣耐壓。而從中便可找到利用庫侖力時(shí)的最佳方案。首先，一個(gè)方案是根據空氣的絕緣耐壓將電荷濃度設定在10¹³左右。不過(guò)這并不是說(shuō)在利用庫侖引力時(shí)就不必將電荷濃度設定為10¹⁴個(gè)/cm³。電荷濃度的調整也可通過(guò)混合高濃度帶電的粒子和不帶電的粒子來(lái)實(shí)現。不帶電的粒子是絕緣體即可，可以使用高分子及低價(jià)材料，還可自由設定能夠穩定生產(chǎn)的離子注入量。而在庫侖斥力方面，不會(huì )因電場(chǎng)相互抵消而發(fā)生放電現象，在濃度上沒(méi)有限制。在需要強力時(shí)，最好是只利用斥力。

水分子離子是難敵對手

　　下面來(lái)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(shí)需要下一番工夫。

　　在保存在瓶狀容器中時(shí)，帶電體會(huì )在斥力下反彈而浮于空中。雜質(zhì)濃度在每1cm³為10¹⁶個(gè)時(shí)，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定為無(wú)限遠，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(lái)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，利用強力粘合劑固定。必須在粘合劑硬化前保持正電位。估計在樹(shù)脂中嵌入帶電體的板材等也很實(shí)用。

圖4：帶電體的樹(shù)脂封裝法示例

　　無(wú)論制造時(shí)還是使用時(shí)，都需要注意可動(dòng)電荷，尤其是水分子離子的吸附現象。正如高濕度下難以實(shí)施靜電實(shí)驗一樣，濕氣是靜電的大敵。帶電體表面附帶有水分子的話(huà)就會(huì )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(lái)，也同樣存在起因于電荷易于移動(dòng)這一特性的弱點(diǎn)。制造時(shí)需要在干燥氮氣環(huán)境下進(jìn)行，封裝時(shí)也要在干燥氮氣中操作。水分子的存在不僅會(huì )使庫侖力下降，而且還會(huì )導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用的原因。作為對策，可以采取雙層密封、采用除濕材料或強制除電等多種手段。對易于移動(dòng)的電荷進(jìn)行處理的帶電體工程學(xué)，實(shí)際上就是針對外部可動(dòng)電荷的一場(chǎng)拉鋸戰。