图2-2 常见的多相绕组和电子开关器件的连接方式

  图2-3 无刷直流电机的几种转子结构

2。2。1 转子位置传感器

图2-4 霍尔传感器的安装

和传统的有刷直流电机的机械换向方式有所不同，永磁无刷直流电机则是以电子方式来进行换向。要让这个电机运动起来。就必须按一定的顺序给它的定子绕组通电。为了进一步确定按照通电顺序哪一个绕组将得电哪一个要断电，所以知道转子转到哪里了非常重要。不然不知道转子的位置直流无刷电机也就无法连续的转动更无法进行控制。直流无刷电机就失去了实际的意义。而要确定转子的位置则是通过镶嵌在定子中霍尔传感器（如下图）来进行检测。由霍尔传感器的位置。可以有不同输出类型。电机制造商根据一定的换向顺序进行生产。

2。2。2  霍尔传感器的工作原理

     19世纪末美国霍普金斯大学的霍尔发现，每当磁场中的导体有电流流过的时候，它横向不仅会受到力的作用同时还会出现电压的信号。这个现象后来被称为霍尔效应。随后人们发现：不仅仅是导体，半导体中也从在着霍尔效应并且霍尔电势效果更加明显。这是因为半导体有比导体更大的霍尔系数的缘故。

    霍尔传感器按照功能和应用的不同可分为锁定型、线性型、开关型三种。

    霍尔传感器的基本功能：

    用几个霍尔元件按照一定的间隔等距离地安装在电机的定子上，用来检测电机转子当前的位置。它的功能是在电机的每一个电周期内产生出所需要的开关状态数。也就是说当直流无刷电机的永磁转子每转过一对磁极的转角时，就要产生出与电机逻辑分配状态相对应的开关状态数以完成电机的每一个换流全过程。若永磁转子充磁的极对数越多，则在360度的一个机械角度内完成该换流全过程的次数越多。文献综述

    想构成一个霍尔位置传感器，要能满足下面两个条件：

(1)位置传感器在一个电周期内所产生的开关状态是不重复的，每一个开关状态所占的电角度相等。[1]

 (2)位置传感器在每一个电周期内所产生的开关状态数应和电动机的工作状态数相对应。[1]

图2-5  60°信号模式的霍尔元件输出波形

   假设位置传感器输出的开关状态满足了上面的两个条件，那么它就可以通过一定的逻辑变换将位置传感器的开关状态与直流无刷电机的换向状态对应起来。从而达到绕组导通切换的目的。

    即使如此，并非所有组合的霍尔传感器都能满足这种要求。首先以一个由相互隔为60°电角度的三个霍尔元件HALL1、HALL2、HALL3所构成的霍尔位置传感器为例进行说明。它输出波形组合如图2-5所示。

    前面我们讲到霍尔开关元件的一种——锁定型霍尔开关元件。它在一个电周期内，即在转子的一对磁极转角内，当其感受到N和S两个不同磁性磁场的作用时，将呈现出高电平及低电平两个不同的状态。这两个不同的状态所占的电角度相等，各为180°。把三个互相错开60°电角度的波形组合到一起就能得出究竟能产出几种开关状态。从图2-5中可以看出，这种组合的霍尔位置传感器能产生出六个不同的开关状态，把它们编码成100、110、111、011、001、000、100，每一个编码代表着一种开关的状态，而且每个开关状态所占的电角度都相等，各为60°。三相无刷直流电机的工作有六种状态，这样的传感器能满足我们三相电机的工作需求，故选用这种霍尔传感器作为直流无刷电机的位置传感器。[1]