研究结果表明,在半导体薄片上产生的霍尔电动势E可用下式表示:
式中RH ——霍尔系数( );
IH——控制电流(A);
B——磁感应强度(T);
d——薄片厚度(m);
p——材料电阻率(Ω*s);
u——材料迁移率( );
若在上式中各常数用KH表示,则有
E=KHIHB
霍尔元件产生的电动势很低,直接应用很不方便,实际应用时采用霍尔集成电路。霍尔元件输出电压的极性随磁场方向的变化而变化,直流无刷电动机的位置传感器选用开关型霍尔集成电路。
磁阻效应是指元件的电阻值随磁感应强度而变化,根据磁阻效应制成的传感器叫磁阻电阻。
三相直流无刷电动机的运行特性
要十分精确地分析直流无刷电动机的运行特性,是很困难的。一般工程应用中均作如下假定:
(1)电动机的气隙磁感应强度沿气隙按正弦分布。
(2)绕组通电时,该电流所产生的磁通对气隙所产生的影响忽略不计。
(3)控制电路在开关状态下工作,功率晶体管压降 为恒值。
(4)各绕组对称,其对应的电路完全一致,相应的电气时间常数忽略不计。
(5)位置传感器等控制电路的功耗忽略不计。
由于假设转子磁钢所产生的磁感应强度在电动机气隙中是按正弦规律分布的,即B=BMsinθ 。这样,如果定子某一相绕组中通一持续的直流电流,所产生的转矩为
TM=ZDLBMrIsinθ
式中, ZD——每相绕组的有效导体数;
L——绕组中导线的有效长度,即磁钢长度;
r——电动机中气隙半径;
I——绕组相电流。
就是说某一相通以不变的直流后,它和转子磁场作用所产生的转矩也将随转子位置的不同而按正弦规律变化,如图5所示。
图5 在恒定电流下的单相转矩
它对外负载讲,所得的电动机的平均转矩为零。但在直流无刷电动机三相半控电路的工作情况下,每相绕组中通过1/3周期的矩形波电流。该电流和转子磁场作用所产生的转矩也只是正弦转矩曲线上相当于1/3周期的一段,且这一段曲线与绕组开始通电时的转子相对位置有关。显然在图6 a所示的瞬间导通晶体管,则可产生最大的平均转矩。因为在这种情况下,绕组通电120度的时间里,载流导体正好处在比较强的气隙磁场中。所以它所产生的转动脉动最小,平均值较大。习惯上把这一点选作晶体管开始导通的基准点,定为 。在 =0度的情况下,电动机三相绕组轮流通电时所产生的总转矩如图6b 所示。
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