弗來(lái)明左手定則進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方法

在了解弗來(lái)明左手定則前，更應(yīng)該佩服一下羅倫茲力的發(fā)現(xiàn)，羅倫茲力定義了電能與磁能中力量產(chǎn)生的規(guī)則及原因。在電力學(xué)，羅倫茲力（Lorentz force）是運(yùn)動(dòng)于電磁場(chǎng)的帶電粒子所感受到的作用力，羅倫茲力是因荷蘭物理學(xué)者亨德里克·羅倫茲而命名

而弗來(lái)明左手定則只是用來(lái)說(shuō)明電能、磁能及力量間的作用方向，它們之間呈現(xiàn)90度的正交角；補(bǔ)足了羅倫茲力所欠缺的一環(huán)。由向量的基本概念來(lái)看，完整地描述一個(gè)力量的作用，需要有力量大小的信息，同時(shí)亦需具備有方向信息，才是一個(gè)明確的作用力，因此羅倫茲力及弗來(lái)明左手定則幫助我們理解了電機(jī)中力量的表示。

將電機(jī)中的力量表示為數(shù)學(xué)式如下：

可發(fā)覺到其中有個(gè)Sin(δ)的式子，它就是用來(lái)定義電能與磁能是否90度正交的數(shù)學(xué)式。弗來(lái)明左手定則告訴我們，電機(jī)中的電能、磁能及力量間都是呈現(xiàn)90度正交角的交互作用，而一但電能與磁場(chǎng)不是90度時(shí)，則它們之間的關(guān)系就是正弦波Sin(δ)。

這正弦波關(guān)系也告訴我們另一件是，非90度的正交電機(jī)也會(huì)受力作用，但力度不是最大。 我們要先深究一下為什么90度正交角在電機(jī)中是個(gè)怎樣的位置，要知道電機(jī)中的角度表示，其實(shí)是采用電氣角，而非我們熟知的機(jī)械角，它們之間的換算公式如下：

其中Θe為電氣角度，Nm為磁場(chǎng)極數(shù)，Θm為機(jī)械角度。它們之間主要差了一個(gè)極性的倍數(shù)關(guān)系的，也就是1組NS極就是360度。其基本規(guī)格就可以用地球做完參考，我們知道地球有南北兩極且具有磁性，分別為N極與S極，而且地球是一個(gè)圓，因此有360度的角度。但在電機(jī)中，可能不僅僅有一組NS極，因此每一組的NS極，都要代表360度才符合我們印象中的地球狀態(tài)；電機(jī)中特別把這360度取名為電氣角度，而非我們?nèi)粘？吹降囊粋€(gè)圓的360度機(jī)械角。

由此可知，其實(shí)一個(gè)磁極包括了180度的電氣角，而弗來(lái)明左手定則告知我們最大的作用力是在90度角的正交處，其實(shí)也就是磁極的正中心，本來(lái)就是磁力最強(qiáng)最集中之處，為了得到最大的力作用，選在磁場(chǎng)最強(qiáng)之處作用，當(dāng)然得到最大力量，這點(diǎn)是十分合情合理的。而且這還進(jìn)一步的定義了電機(jī)控制中常用的dq軸表示方式，即為磁力最強(qiáng)與最弱之處。

結(jié)論電機(jī)的驅(qū)動(dòng)若想達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩輸出，則要抓準(zhǔn)Sin(δ)最大之處，也就是90度的正交角來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。實(shí)際上這點(diǎn)還是很難抓得準(zhǔn)，所以Sin(δ)的正弦波關(guān)系，其實(shí)誤差到20度以內(nèi)都還不會(huì)偏差太大，Sin(70)也有0.93%的效果，但要注意，電機(jī)極數(shù)越多時(shí)，電氣角對(duì)應(yīng)的機(jī)械角的范圍越小，則在機(jī)械角上差的1~2度，電氣角度可能就超過(guò)20度，那影響就越來(lái)越大了。 感測(cè)器的解析度不足，或是安裝的公差太大時(shí)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，就變成了一場(chǎng)災(zāi)難了。若是了解此一情況，還可以用軟件來(lái)修正，若是不知道，恐怕做出來(lái)的電機(jī)就永遠(yuǎn)輸人一截。

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