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线性霍尔开关在无刷电机上的应用

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-09-24 08:37:09【
传统有感无刷电机采用开关型霍尔开关,如图4所示在磁场方向发生变化时才输出信号,虽然可以实现电子换向,但在获取电机转子位置方面较为粗糙,目前世面上的产品使用n个开关型霍尔,依传感器位置布局不同至多只能对转子磁场的相位角进行2的n次方个刻度的细分,例如典型的3个霍尔成120度布局,是将一-个周期均分成了6个相位,而在一个相位内却无法提供更精细的角度信息。虽然在假定电机运转速度的变化率较低的情况下,可以根据电机运转速度和当前时间来估算,但不满足转速很低或负载变化较大的。


 
为得到精细的转子相位角,确定转子位置,业内通常采用结合光电编码盘的伺服电机,但其缺点在于光电编码盘成本高昂,且增加了光电编码盘组件使整个电机结构复杂。

为解决上述问题,发明者提供了一种不改变有感无刷电机结构,不增加成本的技术方案,应用线性霍尔开关测量转子磁场,精细反映转子的相位角。

新型方案主要解决的技术问题是应用线性霍尔开关,在不改变传统有感无刷电机基本结构,不增加成本的同时却可以精细反映转子的相位角信息,从而实现基于相位角的闭环速度。


霍尔传开关电路板电路中应用2个或以上线性霍尔。传感器及传感器电路板直接或间接的与电机定子固定,传感器以其测量面与转子永磁体磁力线相垂直的角度安装,传感器以其量程与转子永磁体磁场强度相匹配的距离安装。

在运行过程中转子处于不同的相位角时,固定于转子上的永磁体所产生的磁场的角度也不同,进而转子磁场在各霍尔开关的测量方向上的磁感应强度也不同。线性霍尔开关输出的电信号与其测量方向上的磁感应强度成线性关系,如图3所示。因此各线性霍尔的输出信号的综合,可以精细的反映出转子的相位角信息,进而可用于计算转子的位置信息。在转子永磁体与定子铁芯间隙的中心线投影于电路板的环形上,成120度相位间隔布置3个线性霍尔开关。


当使用n个线性霍尔开关时,设与传感器配合的模拟数字转换器为r位精度,则可对磁场相位角进行下限为2的r次方,上限为r的n次方个刻度的细分(具体的细分数及刻度均匀性依传感器位置布局不同而不同),从而精细反映转子的相位角信息,实现基于相位角的闭环控制和基于相位角的正弦波驱动等应用。

新型霍尔电机应用前景广泛,传统上使用中低分辨率光电编码器的应用场景,可大大降低成本,由于去掉了光电编码器,体积和重量方面也可以做得更小,更轻,更紧凑。传统上使用步进电机的场景,使用本实用新型可在硬件成本相当的前提下,实现闭环控制,以及更高的功率。传统上使用有感无刷电机的场景,使用本实用新型可以不增加成本就实现精细的位置闭环控制,以及通过正弦波驱动大大改善低转速和动态负载场景下的扭矩平顺性。