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霍尔传感器 直流无刷电机 换相
本帖最后由 abc1900aa 于 2017-12-21 10:56 编辑
一、什么是直流无刷电机？
直流无刷电机是由定子、转子、位置传感器及换相电路组成的。电子采用叠片结构并在槽内铺设绕组的方式。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。
由于无刷电机自身没有换相功能，所以相对应的控制方式就比较复杂。无刷电机有三组线圈，有别于有刷电机的两组绕圈。为了获得有效的力矩，无刷电机的三组线圈必须根据转子的实际位置进行相互独立的控制。这种驱动方式就充分说明的对无刷电机控制的复杂性。
二、直流无刷电机是怎样实现换相的呢？
当：1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-
则必须实现换相才能实现磁场的旋转，如果根据转子磁场的位置换相，并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件，就能取得最大转矩。要想根据转子磁极的位置换相，换相时就必须知道转子的位置，但并不需要连续的位置信息，只要知道换相点的位置即可。
在直流无刷电机中，一般采用三个开关型霍尔传感器测量转子的位置。常被选用的是双极锁存霍尔和单极霍尔。由其输出的三位二进制编码去控制逆变器中六个功率管的导通实现换相。（从霍尔传感器输出的二进制编码控制六个功率管的导通，可由逻辑电路实现，也可由软件编程实现。）
开关霍尔传感器原理图1-1
霍尔元件+信号处理电路=霍尔传感器（图1-1）
利用霍尔效应，当施加的磁场达到“动作点”时，OC门输出低电压，称这种状态为“开”；当施加磁场达到“释放点”使OC门输出高电压，称其为“关”。基于这个原理，可制成接近开关。
如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近霍尔传感器即感应强度达到一定值时，其输出是导通状态；当N极逐渐离开霍尔传感器,磁感应强度逐渐减小时，其输出仍然保持导通状态；只有磁场转变为S极并达到一定值时，其输出才翻转为截至状态。
在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各50%。如果转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一周期的电压波形，如果转子是两对极，则输出两个周期的电压波形。
直流无刷电机中一般安装三个霍尔传感器，间隔120度或60度按圆周分布。如果间隔120度，则三个霍尔传感器的输出波形相差120度电角度；输出信号为高、低电平各占180度电角度。如果规定输出信号高电平为“1”，低电平为“0”，则输出的三个信号可用三位二进制编码表示。如果间隔60度，则输出波形相差60度电角度。
注：间隔120度与60度的二进制编码是不同的。
举个例子 ：假定定子绕组为三相，转子为两对极，三个霍尔传感器间隔60度按圆周分布，有六只晶体管组成的桥式电路给电机供电，分子其换相过程。如图1-2，图1-3所示。1.A+C- 2.A+B- 3.C+B- 4.C+A- 5.B+A- 6.B+C-
图1-2
图1-3
当：1.A+B- 2.A+C- 3.B+C- 4.B+A- 5.C+A- 6.C+B-
每组绕相中电流是正负交替的。由逆变器提供与电动势要个同相的方波电流。
直流有刷电机绕组中的电流实际上也是正负交替的，只是从电刷外部看电流是单方向的。直流有刷电机通过换向机构换向，直流无刷电机用过霍尔开关及逆变器换相。如图1-4，图1-5
图1-4
图1-5
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