无刷直流电动机中霍尔位置传感器的设计与应用
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无刷直流 电动机 中霍尔位置传感器 的设计与应用
杨 培 双
（ 海 职业 学 院 ，山东 威 海 威 ２４１ ） ６２ ０
瓶
要： 主要 食 直瀛 天 电动机 袁换 妖嵌 ｔ
｜ Ｉ． ｜ ｜≥ 毒 一誊 ．｜ ０ ｜｜ 等 ｜
藿 位 置传惑 器镪锗桶 、 分类帮 工 一 电动机中 的设麓 ｊ
ｓ ４ 、 默ＩＪ ） 鹏 ２ ９ 。 。一
文献标诀 码Ａ ｜文章 编号 ｌ
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作原理 ， 出了霍 尔位置传 感器的构成 原则 给
诗 泣再 责 法 ．
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卑阻 分类号 ：Ｍ ３ Ｔ３
惑器
｜ 譬 ｔ警 薯 。 ｜ 薯 ｉ誊 ｜｜｜ ｜ ｜
应用 时须外接放大器． 现已将霍尔元件与半集成放大 电路一起制作在同一块 Ｎ型硅外延 片上而构成 了霍 尔集成 电路． ２为其外形和 内部电路图． 图
Ｕｃ ｃ
ＵＯ
３ 霍尔位 置传 感器
３ １ 霍 尔 位 置 传 感 器 的 结 构 ．
出
ＧＮＤ
霍 尔位置传感器也是 由定子和转子部分组成 ， 其 转子与电机 主转子一 同旋转 ， 用以指示 电机 主转 子的 位置． 定子是 由若干个霍尔元件按一定 的间隔等距 离 地安装 在传感器 定子上 ， 以检测 电机转 子的位置 ， 如
收 稿 日期 ：０ ９１－８ ２ ０ —２１
式 中 ， 为 霍 尔 系数 （ Ｃ） ， Ｒ ｍ ／ ； 为 控 制 电流
作 者 简 介 ： 培 双 （ ９６ ） 女 ， 士 ， 究 方 向 为 电气 工程 教 学 与科 研 杨 １６ － ， 硕 研
技术篇
２１ ０ ０年
第三期 ２ ９
装置 、 接触装 置等 ． 无
２ ）当控制电流与 磁感应 强度 皆为变 量时 ， 感 传 器的输出与两 者乘积成 正 比． 在乘法 器 、 用 功率计 以 及除法 、 倒数 、 开方等运算器 中． ３ ）若保 持磁 感应 强度不 变 ， 则可 利用传 感器 输
出与控制电流的关 系来控制 电路．
ＹＡＮＧ ｉｓ ｕ ｎ Ｐｅ —ｈ ａ ｇ
（ ｉ ｉ ｏａｏ ａ Ｃ ｌｇ ， ｈｎ ｏ ｇＷｅｈｉ ６ ２０， ｈｎ ） Ｗｅ ａ Ｖ ｃｔ ｎ ｌ ｏｅｅ Ｓ ａｄｎ ｉａ ２ ４ １ Ｃ ｉ ｈ ｉ ｌ ａ
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号， 为逻辑开关 电路提 供正确 的换 相信 息 ， 以控制 它 们 的导通与截止 ， 电动机 电枢绕组 中的电流随着 转 使 子位置 的变化按次序换 向 ， 形成气 隙 中步进 式 的旋 转
磁场 ， 驱动永磁转 子连续 不 断地旋 转 ， 置传感 器 的 位 种类很多 ， 中典型应用 的就 是霍 尔位置传感器． 其
图 １ 霍 尔 效 应 原 理
在半导体薄片上产生 的霍 尔电动势 Ｅ 可用下式
２ 霍尔 传感 器
２ １ 霍 尔 效 应 ．
表示 ：
尺
１７ ８ ９年 美 国霍 普 金 斯 大 学 的霍 尔 （ ． ． ａ ） Ｅ Ｈ Ｈ ｌ 发 １
现， 当磁场 中的导体 有 电流通 过 时 ， 横 向既受 力 的 其 作用又产生电动势 ， 这种 现象称 为霍 尔效 应． 半 导 在 体 中也存在霍尔效应 ， 电动势更 明显 ． 且
０ 引 言
Hale Waihona Puke Baidu
根据霍尔效应 的原 理 ， 可制成如 图 １ 所示结构 的 四端子半导体元件—— 霍尔元件．
无刷直流 电动机 由电机本体 、 位置传感器 和驱 动 电路三部分组成 ， 中位置传 感器是 区别于有刷直 流 其 电机 的主要标 志． 的作用是 检测主转子在运动过 程 它
中的位置 ， 转 子磁 钢 磁极 的位 置信 号 转换 成 电信 将
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（ ； Ａ）日为磁感应强度 （ ） 为薄片 的厚度 （ ； Ｔ； ｍ）ｐ为 材料 电阻率 （ ・ ； ｎ ｍ）／ ｘ为材料迁移率 ［ （ ・ ） ． ｍ／ Ｖ ｓ ］
由于上述霍尔元件所产生 的霍尔 电动势很低 ， 在
理量的测量 ， 可 以构成 三角 函数发生 器 、 还 同步传 递
杨 培 双
（ 海 职业 学 院 ，山东 威 海 威 ２４１ ） ６２ ０
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３ １ 霍 尔 位 置 传 感 器 的 结 构 ．
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霍 尔位置传感器也是 由定子和转子部分组成 ， 其 转子与电机 主转子一 同旋转 ， 用以指示 电机 主转 子的 位置． 定子是 由若干个霍尔元件按一定 的间隔等距 离 地安装 在传感器 定子上 ， 以检测 电机转 子的位置 ， 如
收 稿 日期 ：０ ９１－８ ２ ０ —２１
式 中 ， 为 霍 尔 系数 （ Ｃ） ， Ｒ ｍ ／ ； 为 控 制 电流
作 者 简 介 ： 培 双 （ ９６ ） 女 ， 士 ， 究 方 向 为 电气 工程 教 学 与科 研 杨 １６ － ， 硕 研
技术篇
２１ ０ ０年
第三期 ２ ９
装置 、 接触装 置等 ． 无
２ ）当控制电流与 磁感应 强度 皆为变 量时 ， 感 传 器的输出与两 者乘积成 正 比． 在乘法 器 、 用 功率计 以 及除法 、 倒数 、 开方等运算器 中． ３ ）若保 持磁 感应 强度不 变 ， 则可 利用传 感器 输
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磁场 ， 驱动永磁转 子连续 不 断地旋 转 ， 置传感 器 的 位 种类很多 ， 中典型应用 的就 是霍 尔位置传感器． 其
图 １ 霍 尔 效 应 原 理
在半导体薄片上产生 的霍 尔电动势 Ｅ 可用下式
２ 霍尔 传感 器
２ １ 霍 尔 效 应 ．
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１７ ８ ９年 美 国霍 普 金 斯 大 学 的霍 尔 （ ． ． ａ ） Ｅ Ｈ Ｈ ｌ 发 １
现， 当磁场 中的导体 有 电流通 过 时 ， 横 向既受 力 的 其 作用又产生电动势 ， 这种 现象称 为霍 尔效 应． 半 导 在 体 中也存在霍尔效应 ， 电动势更 明显 ． 且
０ 引 言
Hale Waihona Puke Baidu
根据霍尔效应 的原 理 ， 可制成如 图 １ 所示结构 的 四端子半导体元件—— 霍尔元件．
无刷直流 电动机 由电机本体 、 位置传感器 和驱 动 电路三部分组成 ， 中位置传 感器是 区别于有刷直 流 其 电机 的主要标 志． 的作用是 检测主转子在运动过 程 它
中的位置 ， 转 子磁 钢 磁极 的位 置信 号 转换 成 电信 将
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（ ； Ａ）日为磁感应强度 （ ） 为薄片 的厚度 （ ； Ｔ； ｍ）ｐ为 材料 电阻率 （ ・ ； ｎ ｍ）／ ｘ为材料迁移率 ［ （ ・ ） ． ｍ／ Ｖ ｓ ］
由于上述霍尔元件所产生 的霍尔 电动势很低 ， 在
理量的测量 ， 可 以构成 三角 函数发生 器 、 还 同步传 递