无刷直流电动机中的霍尔位置传感器(1)

无刷直流电动机中的霍尔位置传感器

SMALL & SPECIAL ELECTRICAL MACHINES

无刷直流电动机中的霍尔位置传感器(1)

1999年 第27卷 第5期 Vol.27 No.5 1999

无刷直流电动机中的霍尔位置传感器

蔡耀成

  【摘 要】 无刷直流电动机中使用的位置传感器有许多种类,而霍尔位置传感器因具有结构简单,安装方便灵活,易于机电一体化等优点,目前已越来越得到广泛的应用。该文对这类传感器的结构、工作原理、设计原则等方面做较详细的介绍。

  【关键词】 无刷直流电动机 霍尔位置传感器

  中图分类号:TM38   文献标识码:A

  文章编号:1004-7018(1999)05-0014-05

Hall Position Sensors in Brushless DC Motor

Cai Yaocheng

(Changzhou Micro & Special Motors General Factory,Jiangsu Changzhou 213011)

  【Abstract】 There are many position sensors used in brushless DC motors.Featuring simple structure,easy to mount and mechano-electronized,Hall sensors are becoming more and more widely used.This article will give a detailed introduction to construction,operation and design principles of these Hall sensors.

  【Keywords】 brushless motor Hall position sensor

1 前 言

  位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截止,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。

  位置传感器的种类很多,有电磁式、光电式、磁敏式等。它们各具特点,然而由于磁敏式霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化等优点,目前得到越来越广泛的应用。本文将对这种位置传感器的结构原理,构成原则等作一分析。

2 霍尔传感器

  磁敏式传感器是一种以磁场激发的磁敏元器件,它是名目繁多的传感器中重要的一个家族。磁敏传感器的种类很多,有磁阻元件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁抗元件、方向性磁电元件、霍尔元件、霍尔集成电路,以及利用这些元器件二次集成的磁电转换组件。其中以霍尔效应原理构成的霍尔元件、霍尔集成电路、霍尔组件统称为霍尔效应磁敏传感器,简称霍尔传感器。

2.1 半导体中的霍尔效应

  1879年美国霍普金斯大学的霍尔( E.H.Hall)发现,当磁场中的导体有电流通过时,其横向不仅受到力的作用,同时还出现电压。这个现象后来被称为霍尔效应。随后人们又发现,不仅是导体,而且在半导体中也存在霍尔效应,并且霍尔电势更明显,这是由于半导体有比导体更大的霍尔系数的缘故。

  众所周知,任何带电粒子在磁场中沿着与磁力线垂直的方向运动时,都要受到磁场的作用力,该力称为洛伦兹力,其大小可用下式表示:

F=qvB  (1)

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