霍尔位置偏移对无刷直流电动机性能的影响
周俊杰，窦满峰，董蓉
（西北工业大学，陕西西安710129）
摘要：针对无刷直流电动机中霍尔位置偏移对电机性能造成的影响进行分析讨论，通过空间磁势法理论研究霍尔位置偏移导致的电流超前导通和滞后导通情形时电机性能的差异，采用有限元分析软件magnet进行仿真验证。通过分析验证霍尔元件位置偏移对电机转矩脉动、机械特性以及转速的影响。
关键词：无刷直流电动机；电枢反应；弱磁；霍尔元件
中图分类号：tm33 文献标识码：a 文章编号：1004-7018( 2010) 07-0019-03
o引言
在无刷直流电动机中，来自霍尔位置传感器的信号经处理后按照一定的逻辑程序，驱动与电枢绕组相连接的功率开关晶体管在某一瞬间导通或截止，这个过程称之为换相。霍尔元件的位置决定其换相时刻，为了实现无刷直流电动机中****性能，必须同时满足****换楣逻辑和****换相位置。
1问题描述
在死刷直流电动机中，为了获得对称的电势和磁势，霍尔元件一般放置在各相带绕组的中间位置，可以放置在a、z、b三个相带的中间位置，即为60。间隔放置；也可以放置在a、b、c相带位置，即为120度间隔放置，记为霍尔元件的理想位置。
在实际工程中，由于工装误差导致三个霍尔元件整体相对理想位置偏移或者转子磁钢安装误差导致磁钢空间分布不对称都会引起换相偏移****换相点。本文讨论了霍尔元件位置偏移对电机性能的影响。
2霍尔元件位置偏移对电机性能的影响
2.1无刷直流电动机电枢反应特点
对于“两相导通星型三相六状态”工作方式下的永磁无刷直流电动机，一个磁状态为60。电角度。图l为理想换相过程，图la为一个磁状态的开始，此时绕组a、b通电，定子合成磁势fa和转子合成磁f，f夹角为120度电角度，在转子旋转的前半个磁状态，磁势。在d轴上表现为去磁作用，后半个磁状态，磁势fa在d轴上表现为增磁作用。磁势fq在q轴上表现为交磁作用，当转子顺时针转动时，g轴分量逐渐增加；达到****后又开始减小。图lb为一个磁状态结束时刻，此时电枢开始换相，绕组a、c通电，定子磷场步进60度电角度，以后转子旋转60度电角度过程中的电枢反应情况与前一个60度内基本相同。
定子磁势fa的直轴分量主要影响电机的每极磁通，从而影响电机的转速和转矩。磁势fa的交轴分量与ff相互作用影响电机产生的转矩和转矩脉动。
2.2霍尔元件位置偏移对电枢反应的影响
霍尔元件位置偏移导致电流与反电势的相位角β≠o，β不同电枢反应的影响不同。由于无刷电机可以根据需要改变逻辑状态，因此口的取值可以限制在0 -30度电角度之间。图2为三种霍尔元件在不同位置的电机运行示意图。霍尔元件顺电机旋转方向偏移，电流滞后导通；霍尔元件逆电机旋转方向偏移，电流超前导通。在一个磁状态60度电角度下分析霍尔元件不同位置时的电枢反应。
2.2.1霍尔元件在理想位置
转子旋转0度~ 30度电枢反应起去磁作用，θ变化范围从60~90度；转子旋转30~ 60度，电枢反应起增磁作用，θ变化范围从90~ 60度。
整个磁状态，等效直轴总磁通势变化量：
交轴磁通势一个磁状态平均值为：
电磁转矩一个磁状态的平均值为：
2 2 2霍尔元件顺电机旋转方向偏移β电角度，此时电流超前导通β电角度
转子旋转0~30度~β度，电枢反应起去磁作用，β度变化范围从60度+β~ 9 |
