单相电机，里面一组线圈，咋变成两个磁力线圈了？什么定则和原理？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-09-10 12:19 标签： 单相电机原理图解

　　一般有磁铁芯和外面的线圈组成，线圈里面绕着的是铜线线圈，有些人回好奇的问题，这里面的磁力该如何计算?这里就为大家解决这个疑惑。

　　(1)用一条长导线绕成螺线形的长线圈，相当于由很多个圆形线圈所串联而成，每一圆形导线所建立的磁场均为同向，可以加大磁场效应，故线圈处的磁场较单匝圆形线圈为强。

　　(2)线圈内部磁力线形成方向相同的直线，在线圈约两端磁力线则渐弯曲向外。电磁铁磁力大小的计算方法

　　(3)螺线形线圈的磁力线特性与棒形磁铁的磁力线相似，线圈内的磁力线与线圈外方向恰相反。

　　(4)线圈内磁场的强度与线圈上的电流及单位长度内线圈的圈数成正比。

　　3、螺线形线圈电流内磁场方向的右手定则:

　　右手掌握住线圈，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为线圈内磁力线方向。

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摘  要： 设计了一种将电能直接转换为磁能的。通过单片机控制L6219DS产生电流时序，采用4个按照时序产生8个方向周期性变化的磁场，进而控制搅拌子的转动。由于省略了传统的机械部分，使得磁力搅拌器的厚度降为1 cm，具有质量轻、搅拌速度稳定的优点。
关键词： 磁力搅拌器；螺旋线圈；超薄

　搅拌器是化学实验中的一种常用设备，广泛应用于化工、医药、食品、涂料、油漆、环保、化妆品等领域。传统化学反应溶液的搅拌多为手动操作，不仅耗费人力，还会造成反应溶液搅拌不均匀的现象，导致实验结果不准确。磁力搅拌器能很好地解决这一问题。磁力搅拌器不但操作简单，且可以按照操作人员意愿调整搅拌速度及搅拌方向，大大简化了操作过程，同时解决了对具有毒性或粘稠性反应溶液搅拌困难的难题。
常规磁力搅拌器的系统结构图如图1所示[1]。其基本原理是：通过电动机的转动带动外永磁铁转动，再通过磁场的作用，由外永磁铁的转动带动内部搅拌子(永磁铁)的转动，进而达到搅拌的目的，即由电能转化为机械能，再由机械能转化为磁能。参考文献[2]、[3]、[4]所设计的磁力搅拌器结构原理也大致与此相同，其主要特点是都带有电动机，致使搅拌器的体积较大。对于便携式测量仪器，要求磁力搅拌器厚度较小、质量较轻，而传统的设计方法难以实现这些要求。
　依据电磁转换原理，本文设计了一种磁力搅拌器。通过在多个螺旋线圈中流过不同相位的脉冲电流，直接产生磁场，带动内部搅拌子(永磁铁)的转动，达到搅拌的目的，即由电能直接转化为磁能。其优点是省去了传统的电动机中间部分，可以有效地简化搅拌器的结构、减轻了质量，最重要的是可以做到超薄，从而使磁力搅拌器更好地应用于电化学便携式检测系统中。
　根据如图2所示的右手螺旋定则，在螺旋线圈中通过电流后，螺旋线圈上方将产生N极磁场，下方将产生S极磁场。如果通过螺旋线圈的电流方向相反，则线圈上下方产生的磁场方向也将改变。这样，通过改变螺旋线圈中流过电流的有无及方向，就可以根据实际要求来控制螺旋线圈中磁场的极性。

　为了使搅拌器的搅拌子平稳转动，需要考虑的问题是为搅拌器配置多少个螺旋线圈，线圈越多越稳定，但结构复杂度及控制复杂度也相应提高。通常可以考虑配置的螺旋线圈方案为：4个、6个和8个，即线圈间的角度分别为90°、60°和45°。
　本文所设计的磁力搅拌器采用4个螺旋线圈对角线放置，如图3所示。其中搅拌子的材质为永磁体，放在搅拌器上面。在图3中，把对角线上的两个螺旋线圈设为一组，即线圈1、3为一组，2、4为一组。每组螺旋线圈同时通有电流，但电流方向相反，即在同一时刻呈现的磁场极性相反。这样，分别控制两组螺旋线圈中电流的通断及方向，就可以控制两组线圈不同时刻所产生的合成磁场的方向，进而控制搅拌子的转动。

　设定搅拌子顺时针转动一圈的8个方向为：西北、正北、东北、正东、东南、正南、西南、正西，如图4所示，其中，N表示螺旋线圈产生的N极磁场，S表示螺旋线圈产生的S极磁场，*表示没有磁场。这样，就需要各个螺旋线圈产生相应的磁场极性。

　根据图4中螺旋线圈磁场极性的要求，只要在不同时刻控制两组螺旋线圈中电流的有无及方向，就可以控制两组螺旋线圈在不同时刻叠加出不同方向的磁场。两组螺旋线圈电流的时序如图5所示，其中T(t/s)为搅拌子转动一圈的时间，I(i/A)为流过线圈的电流值。

通电线圈在磁场中受力转动，直流线圈在磁场中受力只能转半圈，要转一圈须要换向器，使其转过平衡位置自动改变电流方向。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。

因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转

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