無刷直流電機的工作原理本質(zhì)上與有刷電機類似,有刷直流電機采用機械的電刷和換向器對繞組中的電流進行換向。而無刷電機采用電子方式對繞組電流換向。
直流電機中轉(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)無刷直流電機基本組成:
圖1,無刷直流電機主要組成
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?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)。
圖2,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典型驅(qū)動電路。
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,進行合理選擇。