直流无刷电机的位置传感器选择

电机的换相由转子位置决定，位置传感器可以检测转子在运动中与定子绕组的相对位置，将磁场中的位置信号转换为电信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，控制其导通和关断，使电机中的绕组电流随着转子位置的变化依次换相，形成气隙中步进式旋转磁场，驱动电机转子连续旋转。

永磁同步电机（正弦波驱动）一般采用旋变、****式光电脉冲编码器、增量式光电脉冲编码器，可以连续检测转子位置，分辨率高、成本也高。

无刷直流电机的工作原理与有刷电机类似，有刷直流电机采用机械的电刷和换向器对绕组中的电流进行换向。无刷直流电机（方波驱动）只需要离散的转子位置信息，对于三相六状态工作方式，1对极下，只需要确定6个换相点时刻，对精度要求不高，所以，采用简易型的低成本位置传感器即可（除采用无感控制外，无感控制不需要位置传感器），直流无刷电机常用的位置传感器有：磁敏式、光电式和电磁式三种类型。具体如下：

（1）磁敏式位置传感器包括霍尔元件、磁敏二极管、磁敏导电管、磁敏电阻或专用集成电路等。安装在定子上，检测转子转动引起的磁场变化规律。

（2）光电式位置传感器，在定子组件上按一定位置配置光电感测装置，转子上配有遮光板，光源为LED或小灯泡。当转子转动时，由于遮光板的作用，定子上的感光元件会产生以一定频率间隔的脉冲信号。

（3）电磁式位置传感器，在定子上安装电磁传感器元件，当永磁转子位置改变时，电磁效应会使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置改变）。

无刷直流电机最常用的位置传感器为霍尔传感器。其选择注意事项如下：

①采用锁存型或接近锁存型（有对称特性）的开关型霍尔集成电路，其输出波形占空比接近1:1，在S和N极下输出对称，不会引起附加的转矩波动。    

②根据绕组****工作温度，选择****工作温度高于绕组****温度的霍尔传感器。

③焊接中，为了保证霍尔不局部过热损坏，采用温控电烙铁，低温焊锡，焊接时间小于3s，温度＜300℃。

④引脚尽量避免弯曲，若必须弯曲，应选择在距离引线根部3mm以外。

⑤霍尔传感器芯片安装位置要控制在偏离理论位置10°电角度以内，对电机性能影响较小，可以接受。

⑥直接安装在定子上使得霍尔传感器芯片容易受到强磁场干扰，长距离传输可在开关输出与地之间接一只退耦电容起，消除干扰脉冲。

位置传感器的个数最少要等于电机相数。对于三相电机，应布置3个位置传感器。

霍尔传感器有2种安装方式：

（1）与电机本体安装在一起。将霍尔芯片直接安装在定子铁芯槽口或者齿顶的凹槽内。可以节省空间，但容易受到电枢反应磁场变化的影响和干扰，以及绕组的温度会传递到芯片。

（2）分体安装。霍尔传感器由定子和转子组成，可以直接用电机转子作为传感器的转子，将几个（3相电机3个）霍尔片及一些阻容原件焊接在印制电路板，电路板安装在定子支架或者端盖上。分体安装便于调整传感器定子位置，或为了调节初始角使之提前导通达到较好的运行效果。

无论对于整数槽、分数槽绕组，叠绕组、同心式绕组，整距或短距等形式，在1对极下，霍尔传感器的位置都可以统一起来，与三相磁动势轴线位置重合。同时，磁动势轴向的镜像位置也是霍尔传感器的正确位置。HC与FA对应，HA与FB对应，HB与FC对应。