影響電機結構的主要因素是兩個方面：一個是導磁材料性能，一個是導體材料性能。如果導體材料的導電性能好，我們就可以減小導線的線徑，可以在磁場中，增加單位體積內的導線數量，電動機產生的電動力就會加大。

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

出現磁飽和后，通常我們解決的辦法是增加導磁材料的尺寸，所以有時我們看到電動機的體積比較大就是因為導磁材料所占的比例大的原因?？梢哉f減小電動機體積的途徑主要取決于鐵磁材料的性能。所以尋找優異的鐵磁材料，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。

圖中的繞組用來構建旋轉磁場

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。

電機的核心問題就是磁場的強度問題，不管用什么辦法，只要能把磁場的強度增加就能解決體積過大的問題。所以，我們可以從兩個方向考慮問題，在定子上我們用軟磁材料，而在轉子上使用硬磁材料。把轉子的鐵磁換成被充磁的具有高強磁性的永磁體。近幾年前，不到十年吧，我們己經可以把它的磁場密度做以很大，能夠彌補定子軟磁材料磁通不大、磁場強度不高的問題，于是交流同步電動機誕生了。

用在動車組上的希土永磁電機

交流同步電動機就是用軟磁材料做定子的導磁材料，并利用其繞組產生旋轉磁場。轉子使用被充磁后的硬磁材料，其磁極被定子旋轉中的磁極牽拉形成鈕矩，向外輸出機械能。

就此，我們制作出了沒有電刷或換相器的、啟動轉距較大且機械特性比較硬的電機。所謂硬機械特性，通俗的解釋就是電機的出力不隨速度變化而變化，起步的出力與高速運行時的出力基本一致。

電動汽車上的輪轂電機

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

但由于調速和起步的需要，磁場的旋轉速度要用變頻的辦法進行調節，所以這種電機必須配備變頻器進行控制。

我們再說說導體材料，現在有一種叫超導體的材料，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：一是要在低溫的環境中使用，超導材料在常溫下很難做到電阻為零的狀態。二是電流的大小范圍有限制。在超導狀態中，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導體才能保持超導狀態，如果超出范圍材料就會失去超導性能。

超強磁場會使周圍物質形態發生變化

但無論怎樣，超導材料比現在我們用的任何導線性能要好的多。由于上述的原因，目前只在高附加值的項目中使用，比如磁懸浮等。據說在我國航母上的電磁彈射器中也有應用。

相信，雖著新材料的不斷問世，我們的電機一定會做到體積小、功率大。