资源描述：
《无刷直流电动机中的霍尔位置传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、永磁无刷直流电机专辑无刷直流电动机中的霍尔位置传感器蔡耀成(常州微特电机总厂,江苏常州213011)HallPositionSensorsinBrushlessDCMotorCaiYaocheng(ChangzhouMicro&SpecialMotorsGeneralFactory,JiangsuChangzhou213011)【摘要】无刷直流电动机中使用的位置传感器有许2霍尔传感器多种类,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磁敏式传感器是一种以磁场激发的磁敏元器用。该文对这类传感器的结构、工作原理、设计原则等方面件,它是名
2、目繁多的传感器中重要的一个家族。磁做较详细的介绍。敏传感器的种类很多,有磁阻元件、磁敏二极管、磁【关键词】无刷直流电动机霍尔位置传感器敏三极管、磁抗元件、方向性磁电元件、霍尔元件、中图分类号:TM38文献标识码:A文章编号:1004-7018(1999)05-0014-05霍尔集成电路,以及利用这些元器件二次集成的磁【Abstract】Therearemanypositionsensorsusedin电转换组件。其中以霍尔效应原理构成的霍尔元brushlessDCmotors.Featuringsimplestructure,easyto件、霍尔集成电路、霍尔组件统称为霍尔效应磁
3、敏mountandmechano-electronized,Hallsensorsare传感器,简称霍尔传感器。becomingmoreandmorewidelyused.Thisarticlewillgivea2.1半导体中的霍尔效应detailedintroductiontoconstruction,operationanddesign1879年美国霍普金斯大学的霍尔(E.H.Hall)principlesoftheseHallsensors.发现,当磁场中的导体有电流通过时,其横向不仅【Keywords】brushlessmotorHallpositionsensor受到力
4、的作用,同时还出现电压。这个现象后来被1前言称为霍尔效应。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,并且霍尔电势更明位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三显,这是由于半导体有比导体更大的霍尔系数的缘大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标故。志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将众所周知,任何带电粒子在磁场中沿着与磁力转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开线垂直的方向运动时,都要受到磁场的作用力,该关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与力称为洛伦兹力,其大小可用下式表示: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F=qvB(1
5、),形成气隙中步进式的旋转磁场,式(1)表明,洛伦兹力的大小与粒子的电荷量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q,粒子的运动速度v及磁感应强度B成正比。敏式等。它们各具特点,然而由于磁敏式霍尔位置图1是在一长方形半导体薄片上加上电场Ex传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于后的情况。在没有外加磁场时,电子沿外加电场Ex机电一体化等优点,目前得到越来越广泛的应用。的相反方向运动,形成一股沿电场方向的电流I,本文将对这种位置传感器的结构原理,构成原则等如图1a所示。当加以与外电场垂直的磁场B时,运作一分析。动着的电子受到洛伦兹力的作用将向左边
6、偏移,并在该侧面形成电荷积累,如图1b所示。由于该电荷收稿日期:19990802的积累产生了新的电场,称为霍尔电场。该电场使14微特电机1999年第5期电子在受到洛伦兹力的同时还受到与它相反的电E=KHIHBcosH(5)场力的作用。随着半导体横向方向边缘上的电荷积上述霍尔元件所产生的电动势很低,在应用时往往累不断增加,霍尔电场力也不断增大。它逐渐抵消要外接放大器,很不方便。随着半导体集成技术的了洛伦兹力,使电子不再发生偏移,从而使电子又发展,将霍尔元件与半导体集成电路一起制作在同恢复到原有的方向无偏移地运动,达到新的稳定状一块硅外延片上,这就构成了霍尔集成电路。态,如图1c所示
7、。然而,与无磁场时不同的是,在半2.2霍尔传感器的分类导体两侧产生了一电场EH,这个霍尔电场的积分,2.2.1按结构分类就在元件两侧间显示出电压,成为霍尔电压,这就霍尔传感器按其结构可分为霍尔元件、霍尔集是所谓的霍尔效应。成电路和霍尔功能组件三大类。2.2.2按功能分类霍尔传感器按其功能和应用可分为线性型、开关型、锁定型三种。(a)线性型线性型传感器是由电压调整器、霍尔元件、差分放大器、输出级等部分组成,其功能方块图如图3所示。输入为线性变化的磁感应强度,得到与磁感应强度成线性关
