在電動(dòng)汽車(chē)、家用電器、印刷機械等很多行業(yè)都可以看到直流無(wú)刷電機的應用。 直流無(wú)刷電機運轉時(shí)，決定霍爾記錄轉子的位置，通過(guò)向控制芯片發(fā)送信號來(lái)控制直流無(wú)刷電機的動(dòng)作狀態(tài)。
霍爾在這里的作用是記錄直流無(wú)刷電機轉子的位置，從而控制換相功率。 在三相直流無(wú)刷電機中，3個(gè)霍爾傳感器可以記錄6個(gè)相位的位置。
隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)刷直流電機得到了越來(lái)越廣泛的應用，在電動(dòng)車(chē)輛、家用電器、紡織機械等領(lǐng)域都可以看到無(wú)刷直流電機的身影。 使無(wú)刷直流電機動(dòng)作時(shí)，需要根據轉子的位置切換動(dòng)作狀態(tài)。 霍爾傳感器常用于檢測無(wú)刷直流電動(dòng)機的換相位置，而對于三相無(wú)刷直流電動(dòng)機，三個(gè)霍爾傳感器可以檢測到六個(gè)換相位置。 常見(jiàn)的霍爾傳感器安裝方法有120 安裝和60安裝兩種，兩種方法均可輸出6個(gè)不同的霍爾信號，分別對應6個(gè)不同的區域。 無(wú)刷直流電機轉子旋轉到某一區域時(shí)，對應的繞組通電，電機正常工作，如果霍爾信號與繞組的關(guān)系有誤，則無(wú)法正常工作，有時(shí)會(huì )對電機和功率器件造成損傷。 因此，確定霍爾信號與定子繞組的關(guān)系對無(wú)刷直流電動(dòng)機非常重要。
一些文獻對如何確定霍爾信號與定子繞組的關(guān)系進(jìn)行了研究，提出了幾種檢測方法。 提出了一種區分無(wú)刷直流電機定子繞組、霍爾傳感器端子的方法，該方法適用于霍爾傳感器輸出為模擬量的情況，無(wú)刷直流電機霍爾傳感器多輸出數字量。 根據線(xiàn)反電位與反相信號的關(guān)系判斷反相信號與繞組的關(guān)系，利用DSP捕捉線(xiàn)反電位過(guò)零點(diǎn)，利用示波器采集線(xiàn)反電位波形。 要獲得線(xiàn)反向電位，這兩種方法都需要利用外力使電機旋轉。 需要將轉子轉至特定位置，根據繞組的通電情況來(lái)判斷，不方便實(shí)現。 提出了一種無(wú)刷直流電機相序故障自恢復方法，該方法需要提前知道霍爾信號的安裝方式，即120安裝還是60安裝。
采用三開(kāi)方式將電機轉子依次轉至6個(gè)位置，并記錄相應的霍爾信號，判斷繞組與霍爾信號的關(guān)系。 該方法無(wú)需提前知道霍爾傳感器是安裝120還是安裝60，無(wú)需外力帶動(dòng)電機轉動(dòng)，安全可靠、簡(jiǎn)單，廣泛應用于帶霍爾傳感器的無(wú)刷直流電機應用場(chǎng)合，如電動(dòng)自行車(chē)、紡織機械等
1、直流無(wú)刷電機原理
三相無(wú)刷直流電機始終以2、2導通方式操作，2、2導通是指在任意時(shí)刻逆變器只有兩根開(kāi)關(guān)管開(kāi)通。 無(wú)刷直流電機需要根據轉子的位置切換動(dòng)作狀態(tài)。 也就是說(shuō)，換相點(diǎn)是無(wú)刷直流電機正常動(dòng)作所必不可少的信息。 圖1是三相無(wú)刷直流電動(dòng)機換相點(diǎn)的示意圖。 為了便于理解，特別顯示了相反電位及相電流波形。 圖中的ea、eb、ec表示三相逆電位，從圖中可以看出，在三相無(wú)刷直流電機中，每個(gè)循環(huán)有6個(gè)不同的換相點(diǎn)，也就是說(shuō)，每個(gè)循環(huán)電機旋轉6周。
霍爾傳感器常用于檢測無(wú)刷直流電機的換相點(diǎn)。 三相無(wú)刷直流電動(dòng)機需要三個(gè)霍爾傳感器
測量6個(gè)不同的位置，霍爾傳感器的安裝有120安裝和60安裝兩種方式，120安裝指的是3個(gè)霍爾傳感器
設備互差120，60安裝指3個(gè)霍爾傳感器互差60，2種安裝方法支持霍爾傳感器
的輸出信號如圖2所示。 圖2中霍爾信號跳躍的位置是換相點(diǎn)。 兩種安裝方式的最大差異在于，60 安裝時(shí)輸出“000”和“111”的信號，而120安裝時(shí)不輸出這兩種信號。 由此可以判斷霍爾傳感器的安裝方式。
無(wú)論如何，輸出的霍爾信號在每個(gè)電循環(huán)中分為6個(gè)區域，當轉子移動(dòng)到某個(gè)區域時(shí)，特定的繞組通電，無(wú)刷直流電機正常工作。 如果霍爾信號和繞組的關(guān)系不正確，電機可能無(wú)法動(dòng)作，電機和變頻器可能會(huì )損壞。 介紹一種無(wú)刷直流電機霍爾信號與繞組關(guān)系的自學(xué)習方法。
三相直流無(wú)刷電動(dòng)機轉矩可以通過(guò)以下公式計算；
T=eaia ebib ecic式中，ea、eb、ec為三相相反電位； ia、ib、ic是三相相電流； 為電機角速度。 空載時(shí)，如果在電機繞組中通入一定的電流，電機轉子會(huì )旋轉到某個(gè)位置并停止。 此時(shí)，電機產(chǎn)生的轉矩為零。 圖3中，I~VI表示霍爾傳感器將電氣周期分為6個(gè)區域。 兩導通時(shí)，通電的兩相繞組的電流大小相等，相反，電機轉矩為零的點(diǎn)分布在各區域的邊界上。 三三三接通時(shí)，三相繞組全部通電，設電流最大相電流為I，則其他兩相的電流為-I/2，此時(shí)電機轉矩為零的點(diǎn)如圖3所示分布在各區域的中間位置。 通過(guò)以上分析可知，采用3，3導通的方法比采用2，2，3導通的方法更為合理。
在某個(gè)特定區域，正常動(dòng)作時(shí)需要通電的直流無(wú)刷電動(dòng)機的繞組是恒定的。 如圖3的區域所示，兩導通時(shí)需要對a相和b相的繞組通電。 為了產(chǎn)生正轉矩，需要在a相繞組中流過(guò)正電流，在b相繞組中流過(guò)負電流。 標記為“A B-”，為了產(chǎn)生負轉矩，表示為“B A-”，對除此以外的區域的直流無(wú)刷電機的繞組通電的情況如表1所示。 如果電機采用三三導通方式工作，可以很容易地從相反電位導出繞組的通電情況，在此不再贅述。