我們從小學就知道，磁鐵分N極和S極，磁力線從N極出發，最后回到S極；磁鐵同極相斥，異極相吸。磁鐵磁極之間的相互作用示意圖如下：

利(li)用磁極之間的相(xiang)互作用力，理論(lun)上我們可以(yi)移(yi)動一(yi)個(ge)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)，讓另外一(yi)個(ge)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)跟著運動，如果第一(yi)個(ge)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)旋轉(zhuan)(zhuan)的話，另一(yi)個(ge)磁(ci)(ci)極(ji)(ji)也會跟著旋轉(zhuan)(zhuan)。但是(shi)這(zhe)樣無法稱之為電機，因為旋轉一個(ge)磁極(ji)需要(yao)的(de)是(shi)機械能(neng)(neng)，這(zhe)樣本質上是(shi)機械能(neng)(neng)之間(jian)的(de)轉換(huan)，不是(shi)電能(neng)(neng)和(he)機械能(neng)(neng)之間(jian)的(de)轉換(huan)。那怎(zen)么辦呢？

安培定律告訴我們，磁場本質是由電流產生的，我們想要的是磁場之間的相互作用，因此主要有電流即可，一個很自然的想法就是：能不能將兩個磁場中的一個用線圈來產生呢？——當然可以，永磁同步電機就是這么干的，具體見下圖：

我們一般(ban)將永磁體放在轉子(zi)上，定子(zi)是一個線(xian)圈(quan)，線(xian)圈(quan)通電后(hou)，也會產生一個磁場。根據我們的直觀感覺，很容易得出如下結論：

 當兩(liang)個磁(ci)場軸線正對著的時候（上圖左），磁場之間有相互吸引力，這個力是徑向的，不會產生轉矩。
 當兩個磁場軸線有一定夾角的時候（上圖中），磁場之間有相互吸引力，但是這個力既有徑向分量，也有切向分量，因此會產生一定的轉矩。
  當兩個磁場軸線垂直的時候（上圖右），磁場之間有相互吸引力，但是這個力主要是切向分量，因此產生轉矩最大。

可以做出如下猜想：對于(yu)旋轉電機而言，由于(yu)其(qi)轉矩是由兩(liang)個磁場相互(hu)作用產生的，因此：

  轉矩的大小應該和兩個磁場的大小是正相關的，磁場越強，轉矩應該越大；
  轉(zhuan)矩的大小(xiao)和兩(liang)個磁場之間的夾角是正相關的，夾角為零時轉(zhuan)矩為零，夾角90°時轉(zhuan)矩最大。

這些都是定(ding)性分析，對于工程(cheng)師而言，我們需要的(de)是定(ding)量的(de)計算(suan)，那怎么(me)算(suan)呢？

我們知(zhi)道，數學中的叉乘(cheng)運算描述的是什么東西呢？——叉乘的(de)(de)結果和(he)兩個量的(de)(de)幅值(zhi)成(cheng)正比，和(he)夾角正相關，這怎么(me)(me)和(he)磁場產生轉(zhuan)矩(ju)的(de)(de)那么(me)(me)相像，那是不是可(ke)以(yi)用(yong)叉乘來(lai)計算兩個磁場相互作用(yong)產生的(de)(de)轉(zhuan)矩(ju)呢？

磁場的本質是電流產生的，產生磁場的電流又叫磁動勢，假如我們膽子更大一點，是不是可以進一步猜想：

其中(zhong)表示線圈磁動(dong)勢，表示(shi)永磁體磁動(dong)勢(shi)。

也就是說電機轉矩和線圈磁動勢與永磁體磁動勢的叉乘成正比。

當然，真正的電機是不會直接拿線圈和永磁體直接相吸的，這樣效率太低，一般是將線圈繞在磁軛上，磁軛是軟磁體，起著導磁的作用，如下圖所示。