霍爾元件在無刷直流電機中的應用
無刷直流電機的工作原理本質上與有刷電機類似,都是通過電機中的永磁體磁場和繞組中的電流產生驅動力而發生轉動。不同的是無刷直流電機采用了位置集成電路和電子開關替代傳統的直流電機中的電刷和換向器。由于不存在集電環或者碳刷用于換向和摩擦,因此就不存在通過碳堆積產生的功率損耗或者電氣噪聲。同時,電子換向在數字指令的交互過程中也更具有靈活性。
在無刷直流電機中是用霍爾元件對轉子的位置進行檢測,并將位置信息發送到電機的邏輯電路中已完成繞組換向功能,使轉子持續獲得恒定動力矩。下面以三相8極(4個極對)電機為例說明。
轉子上的相鄰磁體極性各不相同,所以相同極性間的角度為90°。 旋轉的永磁體轉過霍爾元件時會使集成電路的狀態發生改變,每當南極靠近時,電路就會轉為工作狀態。下圖為無刷直流電機中隔30°(邏輯上的角度,并非實際角度。實際角度為120°由于磁鐵極性變化周期為90°,所以真正間隔角度為30°)放置的三個集成電路輸出波形。從圖形中可以看出第一個集成電路會在30°時轉為工作狀態,第二個和第三個分別在60°與90°時轉為工作狀態。由于北極磁鐵會通過霍爾傳感器使電路轉為釋放狀態,而相鄰南北極相隔45°,因此,集成電路在磁鐵轉過45°后就轉為釋放狀態。
以上便是通過霍爾元件得到集成電路輸出與轉子位置信息關系,將三個電路輸出作為轉子位置的編碼器使用,將磁體位置和極性信息發送給邏輯電路控制驅動電路相應開關狀態,從而使得電流以正確的順序、在正確的時間為電樞繞組提供電流。
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