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直流无刷电机如何实现换相功能
一、什么是直流无刷电机?
  直流无刷电机是由定子、转子、位置传感器及换相电路组成的。定子采用叠片结构并在槽内铺设绕组的方式。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。
  由于无刷电机自身没有换相功能,所以相对应的控制方式就比较复杂。无刷电机有三组线圈,有别于有刷电机的两组线圈。为了获得有效的力矩,无刷电机的三组线圈必须根据转子的实际位置进行相互独立的控制。这种驱动方式就充分说明了对无刷电机控制的复杂性。
二、直流无刷电机是怎样实现换相的呢?
  当:1.A+B-  2.C+B-  3.C+A-  4.B+A-  5.B+C-  6.A+C-
  则必须实现换相才能实现磁场的旋转,如果根据转子磁场的位置换相,并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件,就能取得最大转矩。要想根据转子磁极的位置换相,换相时就必须知道转子的位置,但并不需要连续的位置信息,只要知道换相点的位置即可。
  在直流无刷电机中,一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。常被选用的是双极锁存霍尔和单极霍尔。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。(从霍尔传感器输出的二进制编码控制6个功率管的导通,可由逻辑电路实现,也可由软件编程实现。)
  开关霍尔传感器原理图1-1
  霍尔元件+信号处理电路=霍尔传感器(图1-1)  
  利用霍尔效应,当施加的磁场达到“动作点”时,OC门输出低电压,称这种状态为“开”;当施加磁场达到“释放点”使OC门输出高电压,称其为“关”。基于这个原理,可制成接近开关。
  如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置,当N极逐渐靠近霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时,其输出是导通状态;当N极逐渐离开霍尔传感器,磁感应强度逐渐减小时,其输出仍然保持导通状态;只有磁场转变为S极并达到一定值时,其输出才翻转为截至状态。
  在S-N交替变化磁场下,传感器输出波形占高、低电平各占50%。如果转子是一对极,则电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期的电压波形,如果转子是两对极,则输出两个周期的电压波形。
  直流无刷电机中一般安装3个霍尔传感器,间隔120度或60度按圆周分布。如果间隔120度,则3个霍尔传感器的输出波形相差120度电角度;输出信号为高、低电平各占180度电角度。如果规定输出信号高电平为“1”,低电平为“0”,则输出的三个信号可用3位二进制编码表示。如果间隔60度,则输出波形相差60度电角度。

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