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场线圈

（重定向自場磁鐵）

场线圈是用来产生磁场的电磁铁，应用在电动机和发电机等电机中。场线圈上面流动的电流即为场电流。

吸尘器中的交流整流子电动机，场线圈是暗色往背面的，两侧都有。转子的叠层磁芯是灰色的金属，有暗色容纳绕线的槽。整流子（只能看到一部分）因为长久使用，已变深色，是朝前面的元件。前方的大型棕色塑胶模制元件固定碳刷导轨和碳刷（两侧），以及前马达轴承

在旋转电机里的场线圈会绕在磁芯上，磁场会经由磁芯流动。旋转电机中可以分为固定不动的定子以及会转动的转子。磁力场线会形成封闭回路（磁路），从定子经由转子，最后又回到定子。场线圈可能是在定子，也可能会在转子。

磁路可以用“极”（poles）来识别，在马达圆周中等距分布，是磁力线由定子到转子，或是由转子到定子的位置。定子和转子都可以用计算出各自有的极数。有些架构会是一个极对应一个场线圈，不过也有例外的。

场线圈常见于旋转电机上，不过在其他电子设备中也有使用，名称可能不同，但功能都是产生磁场。这些电子设备从简单的电磁铁到复杂的实验室仪器（像是质谱仪和核磁共振机）。以往扬声器中也会使用场线圈，后来已被容易取得的轻量化磁铁所取代。

固定磁场和旋转磁场

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许多[note 1]直流电的场线圈会产生固定大小的静止磁场，大部分三相电的交流场线圈是用来产生异步电动机需要的旋转磁场。单相交流电动机的场线圈可能是直流，也可能是交流。

  • 小型电动机会是交流整流子电动机，类似有整流子的直流有刷电动机，但是是由交流电驱动。
  • 大型的交流电动机多半是异步电动机，且多半是三相，较低功率的异步电动机有可能是单相的。

定子和转子

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许多[note 1]旋转电机中都需要将电流导向转子（或从转子抽出电流），多半会透过滑动接点进行：整流子或是集电环。这些接点是电机中最复杂也最容易损坏的部分，也会限制电机所能处理的电流大小。因此，若电机需要在定子和转子各有一组线圈，一般会让承载较少电流的线圈放在转子上，让较大电流的线圈放在定子上。

场线圈可能会在定子或是转子，视哪一种设计的成本效益最大而定。

在直流有刷马达中，场线圈放在定子，但电枢电流会进行换流，让电枢持续旋转，会透过整流子提供电流给转子上的电枢绕组。交流异步电动机的场线圈也放在定子，转子上的电流则是透过感应而产生。

发电机的场电流比输出电流要小[note 2]。因此，会将场线圈放在转子上，透过集电环供电。输出电流则由定子提供，避免集电环上有大电流的问题。在直流发电机（目前已慢慢被交流发电机配合整流器所取代）里，需要整流换向表示仍需要整流子和brushgear。若是像电镀使用的低电压，大电流直流电源，就需要特别大而且复杂的brushgear。

二极及多极的磁场

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在发电机早期的发展过程中，定子场线圈有革命性的提升，从双极（英语：bipolar electric motor）磁场演变到后来的多极设计。

在1890年以前，双极发电机是很普遍的设计，但后来被多极的场磁铁所取代。之后双极发电机只会用在小功率的应用上[1]。

这两种发电机中的重要技术发明是consequent磁极的双极发电机，有二个场线圈，在定子的环上排列。

需要此调整的原因是因为较高的电压需要较细的线才可以更有效的传输。若要增加输出电压，发电机需要旋转的更快，但大功率的发电机，其转速仍有一定的上限。

为了要增加Gramme ring面对的极面数量，会让Gramme ring在旋转一圈时通过较多的磁力线。四极发电机即可输出二倍的电压，六极发电机输出电压则为三倍。可以在转速不提升的前提下，增加输出电压。

在多极发电机中，电枢和场磁铁会以环状方式配置，且会在邻近位置，其好处是强度、简单、对称外观以及最小的漏磁通，因为各磁极表面已减到最小，且磁通量路径长度也比二极发电机的设计要短[1]。

绕线材料

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主条目：线圈

线圈的绕线一般会用漆包线（英语：Magnet wire），也就是外层有绝缘漆的铜线。绕线材料需要有低电阻，以减少绕线本身的发热，更重要的是减少焦耳加热产生的废热。绕线过热是常见的失效原因。因为铜的成本提高，铝绕线的应用也在增加[来源请求]。

银的电阻率比铜还低，是更好作为绕线的材料，但成本就高很多。很少数的情形会用到银绕线。第二次世界大战的曼哈顿计划中，为了制作第一个原子弹，使用电磁型同位素分离器来浓缩铀。从美国财政部借了上千吨的银来制作高效率低电阻的场线圈[2][3]。

场磁铁

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场磁铁（Field magnet）是指设备中产生磁场的磁铁，可能是永久磁铁或是电磁铁。

场磁铁常常是指电动机或是发电机中的磁铁[4]，不过也可以指以下设备中产生磁场的磁铁。

相关条目

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脚注

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  1. ^ 1.0 1.1 在许多电器中都可以找到场线圈中，因此不论如何分类，都可能会漏掉一些电器
  2. ^ 严格来说是输出电力比要提供磁线圈的电力会小，不过其电流多半也比较小

参考资料

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  1. ^ 1.0 1.1 Hawkins Electrical Guide, Volume 1, Copyright 1917, Theo. Audel & Co., Chapter 14, Classes of Dynamo, page 182
  2. ^ The Silver Lining of the Calutrons. ORNL Review (Oak Ridge National Lab). 2002. （原始内容存档于2008-12-06）. 
  3. ^ Smith, D. Ray. Miller, key to obtaining 14,700 tons of silver Manhattan Project. Oak Ridger. 2006. （原始内容存档于2007-12-17）. 
  4. ^ field magnet definition. Merriam&Webster. [2024-11-16] （英语）. 
  5. ^ Cathode Ray Storage Monoscope (PDF). [2024-11-26] （英语）. 
  6. ^ US Expired - Lifetime US297273A,“Worldwide applications”,发表于1884-04-22 
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