霍爾傳感器 無刷直流電機(jī)：無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)
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霍爾傳感器 無刷直流電機(jī)：淺談霍爾傳感器在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用
無刷直流電機(jī)的工作原理本質(zhì)上與有刷電機(jī)類似，有刷直流電機(jī)采用機(jī)械的電刷和換向器對繞組中的電流進(jìn)行換向。而無刷電機(jī)采用電子方式對繞組電流換向。
直流電機(jī)中轉(zhuǎn)矩是通過永磁體磁場和繞組中的電流相互作用產(chǎn)生的，在有刷電機(jī)中，換向器通過切換電樞繞組實現(xiàn)電樞電流的換向與合適的磁場。而無刷直流電機(jī)中，霍爾位置傳感器探測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場的位置，通過邏輯與驅(qū)動電路，給相應(yīng)的繞組激勵?？偟恼f來，繞組根據(jù)電機(jī)永磁體的磁場作出反應(yīng)，從而產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩。如圖1是一種三相8極（四對磁極）無刷直流電機(jī)基本組成：
旋轉(zhuǎn)的永磁體轉(zhuǎn)過雙極型數(shù)字霍爾傳感器時，會使雙極型數(shù)字霍爾傳感器狀態(tài)發(fā)生改變。如上圖中8極磁體無刷直流電機(jī)中，每兩個南極之間相隔90度，霍爾傳感器相隔120度放置，此時霍爾傳感器之間電角度相隔30度。南極靠近時，雙極型數(shù)字霍爾傳感器轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝粋€數(shù)字霍爾傳感器在0度電角度轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時，第二個數(shù)字霍爾傳感器在30度電角度時工作，第三個數(shù)字霍爾傳感器在60度電解時工作。
當(dāng)北極經(jīng)過雙極數(shù)字型霍爾傳感器時，數(shù)字霍爾傳感器會轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)的8極磁體的每個北極與相鄰的南極之間為45度，因此，數(shù)字霍爾傳感器在磁體轉(zhuǎn)過45度后，會由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)。如圖2為數(shù)字霍爾傳感器控制的輸出電平狀態(tài)。
上述三個雙極型數(shù)字霍爾傳感器的輸出作為轉(zhuǎn)子位置的編碼器使用，將磁體的位置和極性信息作為信號發(fā)送給邏輯電路，用于開斷H形橋式功率管，如圖3，三相無刷直流電機(jī)典型驅(qū)動電路。
圖中R1，S1，T1可以由上述信號驅(qū)動，而R2，S2，T2由上述信號反相后驅(qū)動。這樣，根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁體的位置，每對功率管會相應(yīng)地開通或判斷，從而以正確的順序、在正確的時間為電機(jī)繞組提供電流。
數(shù)字霍爾元件的選型，需根據(jù)安裝要求（即轉(zhuǎn)子磁場方向）與霍爾元件的感應(yīng)方向，進(jìn)行合理選擇。
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霍爾傳感器 無刷直流電機(jī)：直流無刷電機(jī)霍爾傳感器2種安裝方式
?我們在電動車，家用電器，印刷機(jī)械等很多行業(yè)都可以看到直流無刷電機(jī)的應(yīng)用。直流無刷電機(jī)的運(yùn)行時靠確定霍爾記錄轉(zhuǎn)子的位置，傳送信號到控制芯片來控制直流無刷電機(jī)的工作狀態(tài)。
? ? 這里的霍爾的作用就用來記錄直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，從而控制換相功率，在三相直流無刷電機(jī)里，用三個霍爾傳感器就可以記錄六個相位的位置。
? ? ?隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在電動車輛、家用電器、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都可以見到無刷直流電機(jī)的身影。無刷直流電機(jī)工作時，需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的不同來切換工作狀態(tài)?；舳鷤鞲衅鞒Ｓ脕頇z測無刷直流電機(jī)的換相位置，對于三相無刷直流電機(jī)，3 個霍耳傳感器就可以將6 個換相位置檢測出來。常用的霍耳傳感器安裝方式有120 ° 安裝和60° 安裝2 種，2 種方法都可以輸出6 個不同的霍耳信號，分別對應(yīng)6 個不同的區(qū)域，當(dāng)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一區(qū)域時，對應(yīng)的繞組通電，電機(jī)就可以正常工作，若霍耳信號與繞組關(guān)系錯誤，就無法正常工作，甚至?xí)﹄姍C(jī)或功率器件造成損壞。因此，確定霍耳信號與定子繞組關(guān)系對于無刷直流電機(jī)而言非常重要。
? ? 已有一些文獻(xiàn)對如何確定霍耳信號與定子繞組關(guān)系進(jìn)行了研究，并提出了一些檢測方法。提出了區(qū)分無刷直流電機(jī)定子繞組、霍耳傳感器引腳的方法，但這種方法適用于霍耳傳感器的輸出為模擬量的情況，而無刷直流電機(jī)的霍耳傳感器大多輸出數(shù)字量。根據(jù)線反電勢與換相信號的關(guān)系來判斷換相信號與繞組關(guān)系，使用DSP 捕捉線反電勢過零點，使用示波器來采集線反電勢波形，要獲得線反電勢，兩種方法都要借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動。需要將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到特定位置，然后根據(jù)繞組通電情況判斷，實現(xiàn)不太方便。提出了一種無刷直流電機(jī)相序故障自恢復(fù)方法，但這種方法需提前獲知霍耳信號的安裝方式，即120°安裝還是60°安裝。
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? 采用三三導(dǎo)通的方式將電機(jī)轉(zhuǎn)子依次轉(zhuǎn)到6個位置，并紀(jì)錄對應(yīng)的霍耳信號，以此來判斷繞組與霍耳信號關(guān)系。該方法無需提前獲知霍耳傳感器是120°安裝還是60°安裝，也無需借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動，安全可靠，簡單易行，可以廣泛應(yīng)用于帶霍耳傳感器的無刷直流電機(jī)應(yīng)用場合，如電動自行車、紡織機(jī)械等。
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1、直流無刷電機(jī)原理
? ? 三相無刷直流電機(jī)常采用兩兩導(dǎo)通的方式工作，兩兩導(dǎo)通指任意時刻逆變器只有2只開關(guān)管開通。無刷直流電機(jī)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置來切換工作狀態(tài)，也就是說換相點是無刷直流電機(jī)正常工作必不可少的信息。圖1為三相無刷直流電機(jī)換相點示意圖，為便于理解，特給出了反電勢以及相電流波形，圖中ea，eb，ec代表三相相反電勢，由圖可見，對于三相無刷直流電機(jī)，每個電周期內(nèi)有6個不同的換相點，也就是說每個電周期內(nèi)電機(jī)換相6次。
霍耳傳感器常用來檢測無刷直流電機(jī)換相點。三相無刷直流電機(jī)需要3 個霍耳傳感器來檢
測6 個不同的位置，霍耳傳感器的安裝有120° 安裝和60° 安裝2 種方式，120° 安裝指3 個霍耳傳感
器互差120° （電角度），而60°安裝指3 個霍耳傳感器互差60° （電角度），2 種安裝方法對應(yīng)霍耳傳感
器的輸出信號如圖2 所示，圖2 中霍耳信號跳變的位置就是換相點。2 種安裝方式最大的區(qū)別在于采用60 ° 安裝時可以輸出“000”和“111”信號，而120° 安裝則不會輸出這2 個信號，通過這一點可以判斷霍耳傳感器的安裝方式。
?不管采用哪種安裝方式，輸出的霍耳信號將每個電周期分為6 個區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某個區(qū)域時，特定的繞組通電，無刷直流電機(jī)即可正常運(yùn)行，若霍耳信號與繞組關(guān)系不準(zhǔn)確，電機(jī)將無法工作，甚至?xí)斐呻姍C(jī)或逆變器損壞。下面介紹一種無刷直流電機(jī)霍耳信號與繞組關(guān)系自學(xué)習(xí)方法。
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三相直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以由下式來計算；
? ? T =eaia + ebib + ecicω式中：ea ，eb ，ec 為三相相反電勢；ia ，ib ，ic 為三相相電流；ω 為電機(jī)角速度?？蛰d時，在電機(jī)繞組中通以固定電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到某一位置并停止，此時電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩零圖3中，Ⅰ～Ⅵ表示霍耳傳感器將電周期分成的6 個區(qū)域，當(dāng)兩兩導(dǎo)通時，通電的兩相繞組電流大小相等，方相反，電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點分布在各個區(qū)域的邊界上；當(dāng)采用三三導(dǎo)通時，三相繞組均通電，若電流最大相的電流為I，那么其它兩相電流為－I/2，此時電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點分布在各個區(qū)域的中間位置，如圖3 所示。通過以上分析可以知道，要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一個區(qū)域，采用三三導(dǎo)通的方法要比兩兩導(dǎo)通的方法更加合理。
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? ?在某一個特定的區(qū)域，正常工作時需要通電的直流無刷電機(jī)繞組是一定的，如圖3 中的區(qū)域Ⅰ，兩兩導(dǎo)通時需A 相和B相繞組通電，要想產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，A 相繞組應(yīng)通正電流，B 相繞組應(yīng)通負(fù)電流，記為“A+B-”，要產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩則“B+A-”，其它區(qū)域內(nèi)直流無刷電機(jī)繞組通電的情況如表1 所示。如果電機(jī)采用三三導(dǎo)通方式工作，可以根據(jù)反電勢很容易地得出繞組通電情況，這里就不再列舉。
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霍爾傳感器 無刷直流電機(jī)：霍爾傳感器在無刷直流電動機(jī)中的應(yīng)用解析
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638次閱讀磁電式傳感器和霍爾傳感器的外觀區(qū)別磁電式傳感器因為線圈和永磁體的存在，體積一般較霍爾傳感器大；磁電式傳感器一般外接線有兩根，均為信號輸....發(fā)表于 2020-03-01 14:30?
781次閱讀無刷直流電機(jī)的原理無刷直流電動機(jī)是拆下電刷和換向器的電動機(jī)之一，這是直流電動機(jī)的缺點。發(fā)表于 2020-02-19 05:45?
1173次閱讀無軸承無刷直流電機(jī)懸浮力產(chǎn)生原理當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子角位置為0°時，B相懸浮力繞組B1、B2導(dǎo)通產(chǎn)生轉(zhuǎn)子徑向懸浮力，支撐電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。發(fā)表于 2020-02-16 22:51?
780次閱讀霍爾傳感器無線耳機(jī)中的應(yīng)用隨著智能手機(jī)的普及，MP3已經(jīng)退出歷史舞臺，其次是有線耳機(jī)，現(xiàn)在迎來了藍(lán)牙耳機(jī)的時代，顧名思義，藍(lán)牙....發(fā)表于 2020-02-16 22:01?
994次閱讀關(guān)于磁導(dǎo)航傳感器設(shè)計的一些問題（純小白）根據(jù)地上的磁條激發(fā)霍爾電壓，再通過運(yùn)算放大器把電壓放到STM32F103的電壓范圍內(nèi)直接連接上就可以了嗎？有其他需要...發(fā)表于 2020-02-16 19:49?
380次閱讀什么是霍爾傳感器_AH173霍爾傳感器應(yīng)用霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)原理制造的一種傳感器，介紹霍爾傳感之前先來看一下什么是霍爾效益，這種霍爾....發(fā)表于 2020-02-14 14:42?
1166次閱讀霍爾傳感器輸出電壓不同如何檢修磁感應(yīng)霍爾輸出的是高低電位，測速時輸出是脈沖信號，這時它的好壞直接用示波器檢測，就看輸出脈沖信號波形....發(fā)表于 2020-02-12 15:11?
1447次閱讀霍爾電壓傳感器的特點及工作原理解析霍爾電壓傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)，將原邊電壓通過外置或內(nèi)置電阻，將電流限制在10mA，此電流經(jīng)過多匝....發(fā)表于 2020-01-27 16:19?
345次閱讀如何選擇霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器霍爾效應(yīng)旋轉(zhuǎn)位置傳感器使用磁場代替機(jī)械電刷或表盤，專用于測量運(yùn)動部件的角位置。這種產(chǎn)品采用具有磁性偏....發(fā)表于 2020-01-23 16:36?
166次閱讀霍爾傳感器在智能坐便器無刷電機(jī)上的應(yīng)用解析霍爾傳感器就是用在無刷電機(jī)上使用，直流無刷電機(jī)控制沖洗噴頭的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)對目標(biāo)位置的沖洗，霍爾元件就....發(fā)表于 2020-01-23 16:32?
267次閱讀什么是凸輪軸位置傳感器它的作用是什么凸輪軸位置傳感器（凸輪軸傳感器）也叫同步信號傳感器，它是一個氣缸判別定位裝置，向ECU輸入凸輪軸位置....發(fā)表于 2019-12-25 14:28?
273次閱讀破壁機(jī)無刷直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)原理發(fā)表于 2019-12-23 14:54?
2223次閱讀霍爾傳感器的檢測與測試方法電流傳感器的過載能力是指發(fā)生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電流的持續(xù)時間可能....發(fā)表于 2019-12-23 08:57?
893次閱讀霍爾傳感器的主要特性參數(shù)隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件、放大器、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源做在一個芯片上，成為霍爾集成傳感....發(fā)表于 2019-12-23 08:53?
775次閱讀霍爾傳感器的優(yōu)點及用途許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤....發(fā)表于 2019-12-23 08:40?
462次閱讀艾邁斯半導(dǎo)體針對高速電機(jī)應(yīng)用推出首款電感式位置傳...與目前車輛中常用的旋轉(zhuǎn)變壓器相比，創(chuàng)新型AS5715傳感器IC的成本、尺寸和重量都明顯降低。發(fā)表于 2019-12-17 17:03?
424次閱讀關(guān)于有刷直流電機(jī)，你需要了解這些自從無刷直流電機(jī)誕生，“古老的”有刷電機(jī)就開始沒落，但它依然是低成本應(yīng)用的可靠選擇。 在有刷電機(jī)中，....發(fā)表于 2019-12-10 17:02?
2018次閱讀霍爾傳感器的工作原理以及具有哪些優(yōu)點全面解析霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。發(fā)表于 2019-12-05 15:01?
1057次閱讀淺談TI霍爾傳感器技術(shù)在TWS耳機(jī)里的應(yīng)用在TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電倉之中，往往放置了多塊磁鐵用以吸附耳機(jī)與倉蓋，每一塊磁鐵的極性朝向都會影響到霍爾....發(fā)表于 2019-12-01 11:01?
3799次閱讀Qorvo推出市場性能最強(qiáng)大的電源應(yīng)用控制器（P...Qorvo推出市場上性能最強(qiáng)大的新型電源應(yīng)用控制器（PAC）系列PAC5xxx。發(fā)表于 2019-11-06 16:05?
740次閱讀Vishay推出了一款新型高精度位置傳感器RAMK060采用轉(zhuǎn)子+定子的套件設(shè)計，以及離軸設(shè)計（用于空心軸組裝），6.5 mm超薄尺寸和輕巧重....發(fā)表于 2019-11-05 17:21?
1377次閱讀基于IR2130驅(qū)動芯片的無刷直流電機(jī)功率驅(qū)動電...無刷直流電動機(jī)一般由電子換相電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路和電動機(jī)本體3部分組成，電子換相電路一般由控制部分....發(fā)表于 2019-10-30 16:20?
679次閱讀電流傳感器在太陽能發(fā)電裝機(jī)中的應(yīng)用解析開環(huán)霍爾電流傳感器基于直測式霍爾原理，當(dāng)原邊一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁芯聚集在磁路中，霍爾元件被....發(fā)表于 2019-10-18 17:51?
349次閱讀無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理分析發(fā)表于 2019-10-16 17:52?
4719次閱讀霍爾無刷電機(jī)如何進(jìn)行程序初始化？發(fā)表于 2019-10-15 17:29?
2860次閱讀如何選擇合適的傳感器傳感器的量程與被測信號是否匹配，例如測800A的電流信號，選擇1000A的傳感器，但是傳感器轉(zhuǎn)出的信....發(fā)表于 2019-10-14 15:14?
416次閱讀Vishay推出新型高精度、高分辨率的位置傳感器...Vishay 宣布，推出新型高精度位置傳感器，性能比現(xiàn)有絕對式編碼器更加可靠，分辨率和精度優(yōu)于傳統(tǒng)霍....發(fā)表于 2019-10-08 16:02?
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