所有的電動機都可以在兩個方向上運行——既能當電動機，也能當發(fā)電機。這種反轉(zhuǎn)原理在第一臺電動機出現(xiàn)時就被發(fā)現(xiàn)了。而現(xiàn)如今，科技越來越發(fā)達，現(xiàn)在的電動機更加小巧、多功能，足以證明科技在飛速發(fā)展。

這意味著，在下坡行駛、遇到紅燈或交通堵塞剎車時能實現(xiàn)電力“恢復(fù)”，將能量送回到電池里。設(shè)計精巧的電動機的功率可以達到90%以上，但對內(nèi)燃機來說，只能達到30%左右。

由于電動機已經(jīng)能很高效地將電能轉(zhuǎn)換為機械能，所以目前的研發(fā)重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了優(yōu)化功率重量比上。發(fā)動機越輕，所需空間就越小，車輛加速減速時消耗的能量就越少。

例如，寶馬i3的電動機重約50千克。它有著75千瓦的連續(xù)輸出功率，因此功率重量比達到了每千瓦0.67千克。德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院開發(fā)的一款高性能發(fā)動機原型機，重量僅為13千克，連續(xù)輸出功率為70千瓦，因此功率重量比僅為每千瓦0.19千克。

在不增加電動機尺寸的情況下，實現(xiàn)如此高的輸出功率，基本上只有三種方法：增加磁通量密度、加大線圈繞組中的電流或增加轉(zhuǎn)速。

由于前面提到的硅鋼片的飽和問題，磁通量密度會受到限制。更好的鋼片材料，比如鈷合金鋼，往往產(chǎn)量低、成本高，一般只能用于賽車這類車輛。對于普通車輛來講，它們還是過于昂貴。

增加功率密度的第二種方法是加大電流。但這種方法會增加損耗，并產(chǎn)生熱量。因為繞組是由銅線制成的，一定存在電阻。當然，還有其他的損耗來源，比如硅鋼片的永久性磁化和渦流。盡管如此，目前電動機最大的損耗還是電流帶來的熱損耗。

在長時間運行的情況下，電動機能夠利用多少電量最終還要取決于冷卻效果。在今天的電動機中，定子外面包裹著一個空心外殼，冷卻水就在其中流動。更加先進的電動機設(shè)計還要巧妙一些，比如用噴槍將冷卻劑注入鉆了孔的電機軸中，或者直接在發(fā)動機里面的繞組上噴灑油霧。

最新的研究進展包括，將冷卻水直接引入到銅導(dǎo)線上和定子鐵芯槽里，以進一步增強熱交換。同時，用矩形導(dǎo)線替代圓形導(dǎo)線可以增加匝數(shù)，這意味著能在同樣大小的區(qū)域內(nèi)填充更多的銅導(dǎo)線。所有這些都對電磁計算、設(shè)計、制造技術(shù)提出了全新的挑戰(zhàn)。雖然一些原型機已經(jīng)得以實現(xiàn)，但大規(guī)模生產(chǎn)仍然為時尚早。

但無論采用何種技術(shù)解決方案，電動機能夠利用的電量都存在一個最大值，因為能夠被清除的熱量是有限的，這決定了電動機線圈繞組中能通過的最大電流。

今天的電動機在連續(xù)運行時，最大的電流通常為每厘米5萬~10萬安培。在加速階段，短期的峰值負載能達到每厘米20萬安培。這時，額外的熱量會暫時儲存在疊片鐵芯中，然后再被冷卻。

電動機可多功能使用，你的身邊有這種小巧且功能多的電動機嗎？