2。2。3 无刷直流电机的工作原理

了解了霍尔传感器的工作原理之后，我们继续分析无刷直流电机是如何根据霍尔传感器来检测信号并让电动机转起来的。直流无刷电动机的电磁转矩是由定子的合成磁动势和转子永磁体磁场互相作用产生的。从理论上来说，当定子的合成磁动势与转子的永磁磁动势在空间上相位相差90°时电磁转矩就达到其峰值；在两个磁场互相平行的时候又最弱。为了保证电动机不停地转动，由定子绕组产生的磁场应该不断地变换位置。因为转子会向着与定子磁场平行的方向转动。我们来看一个简单的现象。如图2-6所示，当线圈同上电以后，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右侧的外加磁感应强度B，而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力方向一致，这样转子就会按顺时针方向旋转了。

                           图2-6 转子转动原理示意图

（a)转子在中间位置时的旋转情况；    （b)转子在水平位置时的旋转情况

当转子转到水平位置时，即（b)位置时。虽然不再受到转动力矩的作用但是由于惯性的原因，还会继续转动。这个时候如果改变两头螺线管的电流方向，转子还会继续向前转动。

有霍尔位置传感器的无刷直流电机主要由功率开关单元和霍尔传感器的信号检测与控制单元两部分组成。功率开关单元是电路的核心部分。它的功能是将电源的功率以一定的逻辑关系分配给无刷直流电机的定子绕组使电动机产生持续不断的转矩。而各相绕组的导通顺序和时间的控制则主要取决于来自霍尔传感器的信号。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

    直流无刷电机每进行一次电子换向都会有一个绕组连接到控制电源的正极（电流流进绕组），另一个绕组也会连到电源的负极（电流从它当中流出）。第三个处在失电的状态下。定子绕组产生的运动磁场与用稀土永磁体做成的转子之间的互相作用产生力的作用，形成电机的转矩，使电机转动起来。在理想地情况下，转矩的峰值会出现在两个磁场正交时，而在两个磁场互相平行时又最为微弱。为了让电机不停的转动，那么由定子绕组产生的磁场就要不停变换位置，才会使转子向着与定子磁场垂直的方向转动。

换向顺序如下图：

图2-7 霍尔传感器信号与电动机导通绕组及电机反电动势、输出转矩、相电流的关系

图2-8霍尔传感器的信号应该遵循的换向顺序

    图2-7所示，显示了霍尔传感器的信号相对于反电动势与相电流的变化情况；图2-8显示了按图2-7的序号对应于图2-8中的数字。

    每当转子转过60°的电角度，它们当中的一个霍尔传感器就会改变相应的状态。所以电周期需要六步来完成。在同步模式中每当它转过60个电角度，那么相电流就会切换一次。电周期内并不对应完整转动周期。想要完成完整一圈机械转动，需要重复的电周期数由转子磁极对数决定。每一对转子磁极都需要完成一个电周期。所以，转子磁极对数决定电周期和转数的比例。电动机在运转过程中，定子通入电流，永磁体转子励磁，两个磁场在空间的作用产生合成磁势，推动转子向前运转。

    想要精确地知道永磁直流无刷电机的运行特征不太可能。在一般的工程实际运用中都会有如下假设：

   （1）设计的控制电路在开关状态进行工作时，功率开关压降值为恒值。

   （2）电机气隙的磁感应强弱均沿气隙按方波分布。