图 2-2 无刷直流电机本体结构示意图

2。1。2 位置传感器

无刷直流电机实现换向的一个极其重要的装置就是位置传感器，它的作用 是检测电机内转子的位置，或者说是一个转子位置追踪器。位置检测电路通过 检测到位置传感器因转子转动而产生的信号从而确定转子相对于定子的位置。 转子的位置信号既可以确定了电子换相电路中晶体管的导通顺序，又能确定电 机内部电枢磁场的状态。

电机定子上的电枢绕组的导通顺序和时间由得到的位置信号确定的，为逆 变器提供正确导通和截止信息，换句话说，就是把转子的空间信息转化成电路 的时间逻辑电平信息，这个电平信息就是电枢绕组换相的电信号。

位置传感器的种类繁多，常用的有电磁式位置传感器、光电式位置传感器、 磁敏式位置传感器三种。

（1）电磁式位置传感器 电磁式位置传感器的位置测量原理是通过电磁效应，它的种类不少，有接

近开关、开口变压器等。电磁式位置传感器的优点是输出信号大、使用时间长、不易受环境影响、结构简单。但是缺点是信噪比较低，体积偏大，而且输出为 交流，若需使用通常要经过整流及滤波。

（2）光电式位置传感器 光电式位置传感器由固定的光源、随着转子旋转的遮光板及光敏元件等部

件组成，工作原理是光电效应。光源照射到光敏元件上，产生一个“1”输出， 因遮光板挡住光线，光敏元件产生“0”输出。遮光板随转子旋转而输出“1” 和“0”信号，以此来检测转子磁极位置，控制电枢绕组的导通与关断，保证电 机的正常运行。但是光源的使用时间短，易受环境要影响，信噪偏大，减少了 它的使用。

（3）磁敏式位置传感器 磁敏式位置传感器是通过霍尔效应和磁阻效应来工作的，它使用半导体敏文献综述

感元件为核心，通过某些随着周围磁场的变化而变化的电参数来完成检测。磁 敏式位置传感器种类繁多，如霍尔元件、磁敏电阻、磁敏二极管等。其中最常 用的就是霍尔元件和霍尔集成电路。利用霍尔效应，在转子磁场的作用下，霍 尔元件相应产生霍尔磁动势。而位置信号就是对霍尔磁动势执行处理（整形和 放大等）得到的电压信号。在电机的每一个电周期内，通过位置信号产生所要 求的开关状态。霍尔元件的优点有结构牢固，体积小，使用时间长，功耗小， 频率高，不易受外界环境影响。因此我们选用霍尔元件作为论文无刷直流电机 的位置传感器。

2。1。3 电子换相电路

当电流由定子绕组的某一相进入时，该电流在绕组中产生的磁场与转子的 磁场互相作用，产生的转矩用来驱动转子旋转。而位置传感器受转子磁场的影 响产生霍尔磁动势，因此将转子位置信号变换为电信号，输入系统。系统通过 控制电子换相电路的晶闸管的导通次序，就控制了定子各相绕组相电流的导通 次序和方向。所以，电子换相电路是无刷电机实现换相的关键环节。

电子换相电路的主要功能就是把位置传感器的信号调节、预放大、功率放 大，然后通过触发晶体管，使电枢绕组按次序导通，让电机正常工作。电子换 相电路的特点是线路简单、运行可靠、体积小、功率消耗小，这同样是系统对

其效果的部分要求，电子换相电路要能正确地按照位置传感器的信号进行换向 和控制，支持电机的正反转，并满足电机在不同环境及长时间运行的要求。

无刷直流电机的电枢绕组和交流电机的电枢绕组类似，基本连接方式都是 常见的三相星型连接和三角形连接这两种方式。而无刷直流电机的电子换相电 路又分为桥式和非桥式两种，所以电子换相电路和绕组方式组合了最常用的三 种联结方式：三相非桥式星形联结、三相桥式星形联结和三相桥式三角形联结。 分别如下图 2-3 所示。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766- FPGA全数字无刷直流电机控制系统设计+电路图(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_98525.html