单极电机

来源：技成培训 ID:jcpeixun

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当电子在磁场中运动的时候，会受到一个同时垂直于磁场方向和电子运动方向的力，称为洛伦兹力。这个单极电机就是依靠洛伦兹力来转动的。请看下图

红色的封闭线是磁感线，描述了钕铁硼磁铁（在某一个截面上）的磁场分布。其上每一点的切线代表了该点的磁感应强度方向。蓝色的是电流方向，电流从电池正极流出，通过铜丝左右两侧分别流向负极。运用左手定则，可以判断通电的铜丝在磁场中受力的方向：绿色的 • 和×表示了铜丝上该点的受力方向，•表示受力方向垂直屏幕朝向读者，×表示受力方向垂直屏幕朝向屏幕背面。

仔细观察绿色的 •和×，很容易发现，以铜丝在电池上的支点为界，左半边铜丝受力方向均为×，右半边铜丝受力方向均为 •，所以铜丝就转起来了。

一个有趣的事实是，当你把电池倒过来放，铜丝就会逆向旋转（见视频）。不改变电池的方向，把磁铁翻个面贴在电池底下，也有同样的效果。如果电池和磁铁都反过来，那么铜丝的旋转方向不会变化。赶紧试试吧~ 也可以尝试用前文中的方法再分析一下，看看为什么旋转方向会反过来呢？

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双极永磁电机和混合电机的结构与单极电机的结构完全相同，但两个绕组的连线更简单，没有中心抽头。因此，电机本身更简单，但是需要反转每对电机极的驱动电路更为复杂。图1.3中的原理图显示了如何连接这种电机，而此处显示的电机横截面与图1.2所示的横截面完全相同。

这种电机的驱动电路需要每个绕组的H桥控制电路。简而言之，H桥允许独立地控制施加到每个绕组的每个端部的电力的极性。下面显示了单步电机的控制顺序。+和 - 符号用于表示施加在每个电机端子上的电源的极性：

端子1a + --- + --- + --- + --- ++ - ++ - ++ - ++ -

终端1b - + --- + --- + --- + - - ++ - ++ - ++ - ++

终端2a - + --- + --- + --- + - ++ - ++ - ++ - ++ -

终端2b --- + --- + --- + --- ++ - ++ - ++ - - ++ - +

时间 --->

请注意，这些顺序与单极永磁电机的顺序完全相同，在抽象层面上，并且在H桥功率开关电子电路的电平之上，两种类型的电机的控制系统可以是相同的。

请注意，许多完整的H桥驱动器芯片有一个控制输入，以使输出和另一个控制方向。给出两个这样的桥接芯片，每个绕组，下面的控制序列将相同旋转电机以上面给出的控制序列之一：

使能1 1010101010101010 1111111111111111

方向1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

启用2 0101010101010101 1111111111111111

方向2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

时间--->

为了区分双极永磁电机和其他4线电机，测量不同端子之间的电阻。值得注意的是，一些永磁步进电机有4个独立的绕组，组成两组两个。在每组中，如果两个绕组串联，则结果可以用作高压双极电机。如果它们并联，则结果可以用作低压双极电机。如果它们与中心抽头串联，则结果可以用作低电压单极电机。