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推杆电机霍尔传感器位置确定的原理

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点击次数:更新时间:2018-05-15 11:05:40

     推杆电机霍尔传感器位置确定的原理


     除非是采用无传感器控制方式,大多数推杆电机需要在其内部放置转子位置传感器,为控制器提供电子换相所需的换相信号?这里介绍推杆电机常用的三相全波六状态工作方式下,霍尔传感器位置确定的方法?分析表明,在每对极下电机内都可以找到6个霍尔传感器的位置,它们与定子三相绕组的轴线有确定关系?这里介绍笔者提出的方法,将传感器位置的确定转换为三相绕组的轴线的确定,与参考文献[3-7]的方法相比更为直观?通用?方便?
     需要指出,这里介绍的方法所确定的正确位置是只考虑转子永磁产生的磁场,即空载磁场情况?当电机需要正反转工作时,这个位置是使电机正反转性能一致的最佳位置?实际上,在负载情况下,由于电枢反应使气隙磁场发生畸变,磁场零点有位移?电枢反应磁动势使最佳换向点前移,严格来说,按空载磁场决定的传感器位置已不是最佳的了?
     实际上,位置传感器位置的正确确定还与下列诸因素有关联:传感器自身特性?极性规定,主电机定转子结构,定子绕组结构(如相带?线圈绕向?短距多少?双层或单层等),主电机转子与传感器转子相对位置关系,以及控制器逻辑设计等,所以必须先行约定?这里提出的方法能够化解上述复杂因素,较简便地确定霍尔位置传感器的正确位置?
    
    
     锁存型霍尔集成电路输出特性与极性的约定


     现在,在推杆电机采用作为位置传感器的霍尔电路大多数是开关型霍尔集成电路,特别是锁存型( latched)霍尔集成电路?锁存型霍尔集成电路典型的输出特性见图7-1?大多数生产霍尔集成电路公司对霍尔集成电路的极性是这样规定的:当永磁体的S极面向霍尔集成电路标志面时磁通密度B定义为正?其输出特性是,当B为正,并大于动作值Bp时,霍尔集成电路输出Uom为低电平即逻辑0;当B为负,并小于返回值Bn,霍尔集成电路输出为高电平,即逻辑1?这种霍尔集成电路在转子磁场交替变化下,输出波形占空比接近1:1,符合推杆电机对位置传感器的要求?因此,采用锁存型霍尔集成电路比一般的开关型霍尔集成电路作为推杆电机位置传感器更为合理?
典型锁存型霍尔集成电路输出特性    
    
     典型锁存型霍尔集成电路输出特性
    
     由于输出特性图的动作值Bp?返回值Bn和实际使用的磁通密度B相比都很小,下面分析霍尔传感器位置确定时,可以忽略其回差,将锁存型霍尔集成电路的输出特性理解为:当霍尔集成电路标志面面向永磁体的S极时,其输出为逻辑0,当霍尔集成电路标志面面向永磁体的N极时,其输出为逻辑1。
       通常,将霍尔集成电路芯片放在定子气隙处(例如,定子铁心槽口,或齿顶开槽,或线圈骨架靠近铁心处),以便利用主电机转子磁极磁场作为霍尔位置传感器的转子磁极磁场。下面的分析是以此种情况进行,并且约定:霍尔电路标志面向外,朝向磁极。对于与电机本体分离安装方式的霍尔传感器也可以借鉴这里的分析确定正确位置。
       并且假定选用这样的霍尔集成电路:芯片封装时内部霍尔敏感元件是准确放置在芯片中线位置的。



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