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霍尔传感器在无刷直流电机中的应用

霍尔传感器在无刷直流电机中的应用

无刷直流电机的工作原理本质上与有刷电机类似，有刷直流电机采用机械的电刷和换向器对绕组中的电流进行换向。而无刷电机采用电子方式对绕组电流换向。

直流电机中转矩是通过永磁体磁场和绕组中的电流相互作用产生的，在有刷电机中，换向器通过切换电枢绕组实现电枢电流的换向与合适的磁场。而无刷直流电机中，霍尔位置传感器探测转子旋转磁场的位置，通过逻辑与驱动电路，给相应的绕组激励。总的说来，绕组根据电机永磁体的磁场作出反应，从而产生需要的转矩。如图1是一种三相8极（四对磁极）无刷直流电机基本组成：                                                                                                         

旋转的永磁体转过双极型数字霍尔传感器时，会使双极型数字霍尔传感器状态发生改变。如上图中8极磁体无刷直流电机中，每两个南极之间相隔90度，霍尔传感器相隔120度放置，此时霍尔传感器之间电角度相隔30度。南极靠近时，双极型数字霍尔传感器转换工作状态，当第一个数字霍尔传感器在0度电角度转为工作状态时，第二个数字霍尔传感器在30度电角度时工作，第三个数字霍尔传感器在60度电解时工作。

当北极经过双极数字型霍尔传感器时，数字霍尔传感器会转为释放状态，旋转的8极磁体的每个北极与相邻的南极之间为45度，因此，数字霍尔传感器在磁体转过45度后，会由工作状态转为释放状态。如图2为数字霍尔传感器控制的输出电平状态。

上述三个双极型数字霍尔传感器的输出作为转子位置的编码器使用，将磁体的位置和极性信息作为信号发送给逻辑电路，用于开断H形桥式功率管，如图3，三相无刷直流电机典型驱动电路。

图中R1,S1,T1可以由上述信号驱动，而R2,S2,T2由上述信号反相后驱动。这样，根据旋转磁体的位置，每对功率管会相应地开通或判断，从而以正确的顺序、在正确的时间为电机绕组提供电流。

数字霍尔元件的选型，需根据安装要求（即转子磁场方向）与霍尔元件的感应方向，进行合理选择。