无刷直流电动机位置传感器安装位置
周灏，毛佳珍，李楠，潘龙飞
(天津航海仪器研究所，天津300131)
摘要：针对现在广泛应用的基于霍尔效应原理的磁敏式开关位置传感器，以两相导通星形三相六状态桥式控制电动机为例，推导了无刷直流电动机电流、转矩等参数，在此基础上说明了绕组****换相角度，确定了位置传感器的理论安装位置，特别指出了位置传感器位置安装差异对电动机效率的影响；然后分析了不同绕组下霍尔元件的****安装位置；最后提出了无刷直流电动机霍尔元件安装位置的确定方法。
关键词：无刷直流电动机；位置传感器；霍尔元件；安装位置
中图分类号：tp36+l 文献标志码：a 文章编号：1001-6848(2010)06-0090-03
o引 言
无刷直流电动机(bldc)各相绕组导通的顺序和时间取决于位置传感器的转子位置信息。位置传感器必须准确地测量转子磁极位置，并将转子磁极位置信号转换成控制驱动电路所需的电信号，其信号直接影响着定子绕组的换相位置，也对电流、转矩和效率产生直接影响。目前bldc使用的主流位置传感器是基于霍尔效应的磁敏式开关位置传感器。本文以两相导通星形三相六状态桥式控制bldc为例，推导了****换相角度，分析说明了霍尔元件的****安装位置和确定方法。
1 bldc的电磁转矩
为简化分析和计算，在不影晌问题分析和结论的前提下，首先做如下假设：
①假定气隙磁场沿气隙按正弦分布。
②绕组通电时所产生的定子磁场对气隙磁场的影响忽略不计；
③电动机采用电流反馈型pwm控制方式，绕组电流波形近似于矩形波，在绕组导通时间内电流，近似为恒定值，因此假定，不随气隙磁场的变化而变化；
④假定各相绕组完全对称，绕组互感和电气时间常数忽略不计。
对于两相导通三相六状态控制方式，每个状态均为两相绕组同时反向通电，两相合成电磁转矩为：
式中，l为导体有效长度；d为电框直径，n为相绕组匝数。
若以a相绕组导通状态为基准，设其开通角为β。当a相开始导通时，b相处于反向导通状态，两相绕组共同导通π/3电角度，即a、b两相在电角度范同内同时通电，根据式(1)可求出，此过程电机平均电磁转矩为：
2霍尔元件的理论位置
2.1开通角β的确定
由式(2)可知，绕组开通角序的变化将影响电机平均电磁转矩的大小。图l给出了口在π／2之间变化时，电机合成电磁转矩mp的变化情况。可见当开通角口为π/6电角度时电机输出的电磁转矩n，****。所以，电机绕组应在该相绕组反电势过零后π/6电角度的位置开始导通，并持续导通2π/3，其所产生的平均电磁转矩****。
2.2霍尔元件的理论安装位置
根据上面的推导结果，当开通角β为π/6电角度时平均电磁转矩****，所以每相绕组的霍尔元件必须在该相绕组反电势正负两个过零点后π/6电角度的位置，给出令绕组正、反向导通的控制信号。
图2为霍尔元件与气隙磁场的角度关系。以a相绕组为例，图2(a)表明了a相绕组轴线与转子直轴重合时，绕组反电势为零，绕组轴线与转子交轴相距π/2电角度：当转子转过π/6电角度后，a相绕组应开始导通，此时霍尔元件必须位子转子交轴上，霍尔元件输出信号发生翻转，才能给出正确的绕组导通信号。若霍尔位置传感器与绕组轴线之间电角度为日，则如图2(b)所示口应等于：
3霍尔元件的实际安装位置
前面推导出了霍尔元件应在定子绕组上的理论位置。但在不 |
