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直流無刷電機(jī)如何實現(xiàn)換相功能
一、什么是直流無刷電機(jī)？
直流無刷電機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子、位置傳感器及換相電路組成的。定子采用疊片結(jié)構(gòu)并在槽內(nèi)鋪設(shè)繞組的方式。電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。
由于無刷電機(jī)自身沒有換相功能，所以相對應(yīng)的控制方式就比較復(fù)雜。無刷電機(jī)有三組線圈，有別于有刷電機(jī)的兩組線圈。為了獲得有效的力矩，無刷電機(jī)的三組線圈必須根據(jù)轉(zhuǎn)子的實際位置進(jìn)行相互獨立的控制。這種驅(qū)動方式就充分說明了對無刷電機(jī)控制的復(fù)雜性。
二、直流無刷電機(jī)是怎樣實現(xiàn)換相的呢？
當(dāng)：1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-
則必須實現(xiàn)換相才能實現(xiàn)磁場的旋轉(zhuǎn)，如果根據(jù)轉(zhuǎn)子磁場的位置換相，并在換相時滿足定子磁勢和轉(zhuǎn)子磁勢相互垂直的條件，就能取得最大轉(zhuǎn)矩。要想根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極的位置換相，換相時就必須知道轉(zhuǎn)子的位置，但并不需要連續(xù)的位置信息，只要知道換相點的位置即可。
在直流無刷電機(jī)中，一般采用3個開關(guān)型霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)子的位置。常被選用的是雙極鎖存霍爾和單極霍爾。由其輸出的3位二進(jìn)制編碼去控制逆變器中6個功率管的導(dǎo)通實現(xiàn)換相。（從霍爾傳感器輸出的二進(jìn)制編碼控制6個功率管的導(dǎo)通，可由邏輯電路實現(xiàn)，也可由軟件編程實現(xiàn)。）
利用霍爾效應(yīng)，當(dāng)施加的磁場達(dá)到“動作點”時，OC門輸出低電壓，稱這種狀態(tài)為“開”；當(dāng)施加磁場達(dá)到“釋放點”使OC門輸出高電壓，稱其為“關(guān)”。基于這個原理，可制成接近開關(guān)。
如果將一只霍爾傳感器安裝在靠近轉(zhuǎn)子的位置，當(dāng)N極逐漸靠近霍爾傳感器即磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時，其輸出是導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)N極逐漸離開霍爾傳感器，磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小時，其輸出仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)；只有磁場轉(zhuǎn)變?yōu)镾極并達(dá)到一定值時，其輸出才翻轉(zhuǎn)為截至狀態(tài)。
在S-N交替變化磁場下，傳感器輸出波形占高、低電平各占50%。如果轉(zhuǎn)子是一對極，則電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周霍爾傳感器輸出一個周期的電壓波形，如果轉(zhuǎn)子是兩對極，則輸出兩個周期的電壓波形。
直流無刷電機(jī)中一般安裝3個霍爾傳感器，間隔120度或60度按圓周分布。如果間隔120度，則3個霍爾傳感器的輸出波形相差120度電角度；輸出信號為高、低電平各占180度電角度。如果規(guī)定輸出信號高電平為“1”，低電平為“0”，則輸出的三個信號可用3位二進(jìn)制編碼表示。如果間隔60度，則輸出波形相差60度電角度。
注：間隔120度與60度的二進(jìn)制編碼是不同的。
舉個例子：假定定子繞組為3相，轉(zhuǎn)子為2對極，3個霍爾傳感器間隔60度按圓周分布，有6只晶體管組成的橋式電路給電機(jī)供電，分析其換相過程。如圖1-2，圖1-3所示。 1.A+C- 2.A+B- 3.C+B- 4.C+A- 5.B+A- 6.B+C-
圖1-2
圖1-3
當(dāng)：1.A+B- 2.A+C- 3.B+C- 4.B+A- 5.C+A- 6.C+B-
每組繞相中電流是正負(fù)交替的。由逆變器提供與電動勢嚴(yán)格同相的方波電流。
直流有刷電機(jī)繞組中的電流實際上也是正負(fù)交替的，只是從電刷外部看電流是單方向的。直流有刷電機(jī)通過換向機(jī)構(gòu)換向，直流無刷電機(jī)通過霍爾開關(guān)及逆變器換相。如圖1-4 圖1-5
圖1-4 圖1-5
因為不同種材質(zhì)的霍爾具有不同的優(yōu)缺點和應(yīng)用，如果您想了解更多霍爾知識與霍爾型號，可參考霍爾選型表，也可咨詢我司在線客服或技術(shù)人員為您進(jìn)行專業(yè)的霍爾應(yīng)用選型，越爾興竭誠為您服務(wù)！
（文章來自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請及時告知）
直流無刷電機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子、位置傳感器及換相電路組成的。定子采用疊片結(jié)構(gòu)并在槽內(nèi)鋪設(shè)繞組的方式。電動機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機(jī)十分相似。
由于無刷電機(jī)自身沒有換相功能，所以相對應(yīng)的控制方式就比較復(fù)雜。無刷電機(jī)有三組線圈，有別于有刷電機(jī)的兩組線圈。為了獲得有效的力矩，無刷電機(jī)的三組線圈必須根據(jù)轉(zhuǎn)子的實際位置進(jìn)行相互獨立的控制。這種驅(qū)動方式就充分說明了對無刷電機(jī)控制的復(fù)雜性。
二、直流無刷電機(jī)是怎樣實現(xiàn)換相的呢？
當(dāng)：1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5.B+C- 6.A+C-
則必須實現(xiàn)換相才能實現(xiàn)磁場的旋轉(zhuǎn)，如果根據(jù)轉(zhuǎn)子磁場的位置換相，并在換相時滿足定子磁勢和轉(zhuǎn)子磁勢相互垂直的條件，就能取得最大轉(zhuǎn)矩。要想根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極的位置換相，換相時就必須知道轉(zhuǎn)子的位置，但并不需要連續(xù)的位置信息，只要知道換相點的位置即可。
在直流無刷電機(jī)中，一般采用3個開關(guān)型霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)子的位置。常被選用的是雙極鎖存霍爾和單極霍爾。由其輸出的3位二進(jìn)制編碼去控制逆變器中6個功率管的導(dǎo)通實現(xiàn)換相。（從霍爾傳感器輸出的二進(jìn)制編碼控制6個功率管的導(dǎo)通，可由邏輯電路實現(xiàn)，也可由軟件編程實現(xiàn)。）
開關(guān)霍爾傳感器原理圖1-1
霍爾元件+信號處理電路=霍爾傳感器（圖1-1） 利用霍爾效應(yīng)，當(dāng)施加的磁場達(dá)到“動作點”時，OC門輸出低電壓，稱這種狀態(tài)為“開”；當(dāng)施加磁場達(dá)到“釋放點”使OC門輸出高電壓，稱其為“關(guān)”。基于這個原理，可制成接近開關(guān)。
如果將一只霍爾傳感器安裝在靠近轉(zhuǎn)子的位置，當(dāng)N極逐漸靠近霍爾傳感器即磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到一定值時，其輸出是導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)N極逐漸離開霍爾傳感器，磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小時，其輸出仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)；只有磁場轉(zhuǎn)變?yōu)镾極并達(dá)到一定值時，其輸出才翻轉(zhuǎn)為截至狀態(tài)。
在S-N交替變化磁場下，傳感器輸出波形占高、低電平各占50%。如果轉(zhuǎn)子是一對極，則電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周霍爾傳感器輸出一個周期的電壓波形，如果轉(zhuǎn)子是兩對極，則輸出兩個周期的電壓波形。
直流無刷電機(jī)中一般安裝3個霍爾傳感器，間隔120度或60度按圓周分布。如果間隔120度，則3個霍爾傳感器的輸出波形相差120度電角度；輸出信號為高、低電平各占180度電角度。如果規(guī)定輸出信號高電平為“1”，低電平為“0”，則輸出的三個信號可用3位二進(jìn)制編碼表示。如果間隔60度，則輸出波形相差60度電角度。
注：間隔120度與60度的二進(jìn)制編碼是不同的。
舉個例子：假定定子繞組為3相，轉(zhuǎn)子為2對極，3個霍爾傳感器間隔60度按圓周分布，有6只晶體管組成的橋式電路給電機(jī)供電，分析其換相過程。如圖1-2，圖1-3所示。 1.A+C- 2.A+B- 3.C+B- 4.C+A- 5.B+A- 6.B+C-
當(dāng)：1.A+B- 2.A+C- 3.B+C- 4.B+A- 5.C+A- 6.C+B-
每組繞相中電流是正負(fù)交替的。由逆變器提供與電動勢嚴(yán)格同相的方波電流。
直流有刷電機(jī)繞組中的電流實際上也是正負(fù)交替的，只是從電刷外部看電流是單方向的。直流有刷電機(jī)通過換向機(jī)構(gòu)換向，直流無刷電機(jī)通過霍爾開關(guān)及逆變器換相。如圖1-4 圖1-5
圖1-4 圖1-5
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