我是一小黑粉
電動機是將電能轉換成機械能的機電機械。儘管尺寸和類型有所不同，但是所有電動機的工作方式幾乎相同：在磁場中流過線圈的電流會產生使線圈旋轉的力，從而產生轉矩。
瞭解發電量，功率損耗和所測量的不同類型的功率可能會令人生畏，因此讓我們從基本的電氣和機械功率測量開始。
什麼是力量？在最基本的形式中，電源是在特定時間段內執行的工作。在電動機中，按照以下科學定律通過轉換電能將功率傳遞到負載。
在電氣系統中，電壓是移動電子所需的力。電流是每秒通過施加特定電壓的材料的電荷流率。通過獲取電壓並將其乘以相關的電流，可以確定功率。
P = V * I，其中功率（P）以瓦為單位，電壓（V）以伏特為單位，電流（I）以安培為單位
瓦特（W）是定義為每秒1焦耳的功率單位。對於直流電源，計算僅是電壓乘以電流：W = V xA。但是，確定交流電源的功率（瓦）必須包括功率因數（PF），因此W = V x A x PF。
功率因數是從-1到1的無單位比率，表示在負載下執行功的有功功率。對於幾乎總是這樣的功率因數小於1的情況，有功功率會損失。這是因為AC電路的電壓和電流本質上是正弦波，AC電路的電流和電壓的幅度不斷變化，通常不會完全對準。
由於功率是電壓乘以電流（P = V * I），因此當電壓和電流並排排列時功率最高，因此電壓和電流波形上的峰值和零點會同時出現。這將是簡單電阻負載的典型表現。在這種情況下，兩個波形彼此“同相”，並且功率因數為1。這是一種罕見的情況，因為幾乎所有負載都不是完全電阻性的。
當兩個信號從點到點不相關時，兩個波形被稱為“異相”或“相移”。這可能是由感性或非線性負載引起的。在這種情況下，功率因數將小於1，並且將實現較少的有功功率。
由於交流電路中電流和電壓可能存在波動，因此可以通過幾種不同的方式來測量功率。
有功或有功功率是電路中實際使用的功率量，以瓦特為單位。數字功率分析儀使用技術將輸入的電壓和電流波形數字化，以按照圖1中的方法計算真實功率。
在該示例中，瞬時電壓乘以瞬時電流（I），然後在特定時間段（t）上積分。不管功率因數如何，真正的功率計算都可以在任何類型的波形上進行（圖2）。
諧波會造成額外的複雜性。即使電網名義上以60 Hz的頻率運行，電路中也可能存在許多其他頻率或諧波，並且還可能存在直流或直流分量。通過考慮和加總所有內容（包括諧波）來計算總功率。
圖2中的計算方法用於對任何類型的波形（包括所有諧波含量，直至儀器的帶寬）提供真實的功率測量和真實的RMS測量。
功率測量
接下來，我們將研究如何實際測量給定電路中的功率。瓦特表是一種使用電壓和電流來確定功率的儀器。金髮理論指出，總功率至少要比電線數量少一瓦。例如，單相兩線制電路將使用一個帶有一個電壓和一個電流測量值的瓦特計。
單相三線分相系統通常出現在普通的外殼接線中。這些系統需要兩個功率計進行功率測量。
大多數工業電動機使用三相三線電路，該電路使用兩個瓦特表進行測量。以同樣的方式，三相四線制電路需要三個功率計，而第四根線則為零線。
由於此方法僅需要監視兩個電流和兩個電壓，而不是三個，因此簡化了安裝和接線配置。它還可以在平衡或不平衡的系統上準確地測量功率。它的靈活性和低成本的安裝使其非常適合需要僅測量功率或一些其他參數的生產測試。
對於工程和研發工作，三相三線三功率計方法是最好的，因為它提供了可用於平衡負載和確定真實功率因數的其他信息。此方法使用所有三個電壓和所有三個電流。測量所有三個電壓（a到b，b到c，c到a），並監視所有三個電流。
功率因數測量
在確定正弦波的功率因數時，功率因數等於電壓和電流之間的夾角餘弦（CosØ）。這被定義為“位移”功率因數，僅對正弦波正確。對於所有其他波形（非正弦波），功率因數定義為以瓦特為單位的有功功率除以以電壓安培為單位的視在功率。這稱為“真實”功率因數，可用於所有正弦波和非正弦波的波形。
但是，如果負載不平衡（相電流不同），則在計算功率因數時可能會引入錯誤，因為在計算中僅使用了兩個VA測量值。將兩個VA進行平均是因為假設它們相等。但是，如果不是，則會得到錯誤的結果。
因此，最好對不平衡負載使用三瓦特表方法，因為它將為平衡或不平衡負載提供正確的功率因數計算。
橫河電機和其他公司的功率分析儀使用上述方法，稱為3V-3A（三電壓三電流）接線方法。這是工程和設計工作的最佳方法，因為它將為平衡或不平衡的三線系統提供正確的總功率因數和VA測量。
基本機械功率測量
在電動機中，機械功率定義為速度乘以轉矩。機械功率通常定義為千瓦（kW）或馬力（hp），一瓦等於每秒一焦耳或每秒一牛頓米。
馬力是單位時間內完成的工作。一匹馬力等於每分鐘33,000磅英尺。使用以下關係式可將hp轉換為瓦：1 hp = 745.69987W。但是，通常通過使用746 W / hp來簡化轉換。
對於交流感應電動機，實際或轉子速度是軸（轉子）旋轉的速度，通常使用轉速錶進行測量。同步速度是定子磁場旋轉的速度，計算為線頻率的120倍除以電動機中的極數。同步速度是電動機的理論上的最大速度，但是由於損耗，轉子將始終以比同步速度稍慢的速度旋轉，該速度差定義為滑差。
滑差是轉子速度和同步速度之差。為了確定打滑百分比，可以使用同步速度減去轉子速度除以同步速度的簡單百分比計算。
效率可以用最簡單的形式表示，即輸出功率與總輸入功率之比或效率=輸出功率/輸入功率。對於電動馬達，輸出功率是機械功率，而輸入功率是電功率，因此效率方程變為效率=機械功率/電氣輸入功率。
體積小而且功率大的電動機
壓電超聲馬達具有兩個重要的優點，即它們的高能量密度和簡單的結構，這兩者都有助於使其小型化。我們使用體積約為一立方毫米的定子製造了原型微超聲電機。我們的實驗表明，原型電動機在1立方毫米的定子上產生的扭矩大於10μNm。現在，這種新穎的電動機是最小的微型超聲波電動機，已經開發出實用的扭矩。
從移動和可穿戴設備到微創醫療設備，微型執行器在眾多應用中都是必需的。然而，與它們的製造相關的限制已經限制了它們在一毫米規模上的部署。最常見的電磁電動機要求將許多複雜的組件（例如線圈，磁體和軸承）小型化，並且由於結垢而表現出嚴重的扭矩耗散。靜電馬達通過使用微機電系統（MEMS）技術實現了出色的可擴展性，但是其弱驅動力限制了它們的進一步發展。
壓電超聲波馬達因其高扭矩密度和簡單的組件而有望成為高性能的微型馬達。迄今為止報道的最小的現有超聲波馬達具有直徑為0.25mm，長度為1mm的金屬部件。但是，包括預緊機構在內的總尺寸為2-3 mm，並且扭矩值太小（47 nNm），無法在許多應用中用作執行器。
結論
測量電動機的功率時，需要考慮許多因素，例如總功率因數和真實功率因數。這些測量涉及複雜的方程式，這就是為什麼大多數公司使用功率分析儀自動生成結果的原因。
一旦決定使用功率分析儀，就必須確定頻率範圍和精度等級。儀器兼容性是安全獲取準確讀數的另一個重要方面，尤其是對於電流互感器而言，這是必須考慮分析儀輸入/選項的領域。給定正確的傳感器輸入，也可以使用功率分析儀進行機械功率測量。選擇合適的速度和扭矩傳感器是確定機械功率的第一步。
Hacker
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，取決於繞組圈數(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並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。
出現磁飽和後，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佔的比例大的原因。可以說減小電動機體積的途徑主要取決於鐵磁材料的性能。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，不管用什麼辦法，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，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高、磁場強度不高的問題，於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，並利用其繞組產生旋轉磁場。轉子使用被充磁後的硬磁材料，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，我們製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
由於這種電動機的啟動轉距大、速度比較高的特點，被廣泛應用於電梯，高鐵列車等空間受限止的場合。並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。
但由於調速和起步的需要，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。二是電流的大小範圍有限制。在超導狀態中，並不意味著電流可以無窮大，只能在一定的電流值的範圍內導體才能保持超導狀態，如果超出範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。由於上述的原因，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，作為直線電機也有應用。
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。
上善苦水
功率與電壓電流和轉化效率有關。你應該說的是小型電機，我是航模愛好者。航模電機在一定程度上可以滿足小體積大功率需求。
如：XXD這種常用的無刷外轉子電機，可以提供150W的功率。體積卻很小。
希望可以幫助你。
皮埃夫
電動機的功率與輸入的電流的大小，電壓的高低，繞組的電阻的大小，鐵芯的磁導率都有關係。為什麼世界上都在研究超導體是有實用價值的，假如我們現在把純銀抽絲做成導線來替代現在的銅線鋁線做繞組。用鉑莫合金材料做鐵芯的話做出來的電機一定體積會小很多功率會大很多。理由是銀的電阻率最低，電阻率低就意為著電能轉換成機械能的比例提高了轉換成熱能散去的無用功減少了。鉑莫合金的磁導率目前來說最高它的導磁率遠遠高於硅鋼片，可以降低磁滯損耗提高電能的機械功率的轉化率。當然成本會翻幾翻的高這是讓人們不能接受的。
陳繼垣
忽略電阻的情況下，影響功率的因素只有兩個，電壓和電流，計算公式P=UI，即電壓乘以電流。至於體積小功率大的電機，無刷電機瞭解一下？有種叫什麼“無霍爾無刷電機”的，1000多W的都有，你可以去了解一下，還有比如大疆無人機上面的那些電機，功率都是很大的
Test星環
電動機的功率大小與好多因素有關，體積小，功率大本事就是以子之矛 攻子之盾？
923老石油
體積小能量大，就是電機的功率密度高，這是電機的指標。
