一、轉子位置傳感器概述：

轉子位置傳感器在無刷直流永磁電動機中，主要起兩個作用：

一、通過它檢測出轉子永磁體磁極相對定子電樞繞組所處的位置，以便確定電子換相驅動電路中 功率晶體管的導通順序;

二、確定電子換相電路驅動電路中功率晶體管的導通角，從而確定電樞磁場的磁狀態

為了實現這兩個目的，工程上可以采用無接觸式旋轉變壓器、光電式傳感器、高頻耦合式傳感器、 磁阻元件傳感器和霍爾磁敏傳感器等。不同的傳感器，有不同的特點和不同的應用場合。

無接觸式旋轉變壓器和霍爾磁敏傳感器是目前被廣泛采用的兩種轉子位置傳感器。無接觸式旋轉 變壓器除了結構復雜、體積較大和制造成本較高等缺點外，它具有安裝定位方便、輸出信號大、精度 高、對環境條件要求不嚴、溫度適應范圍寬、工作穩定可靠，以及容易與電子換向電路的輸入阻抗實 現阻抗匹配等一系列優點。因此，旋轉變壓器被廣泛地用于精密數控機床、軍事裝備和宇航技術領域 之中

霍爾磁敏傳感器在具有質量輕、尺寸小、制造成本低和便于大規模生產等優點的同時，存在著對 環境條件要求嚴、溫度適應范圍窄和可靠性差等缺點。因此，霍爾磁敏傳感器被廣泛地用于計算機的 軟硬盤驅動器、激光打印機、視聽設備和家用電器等民用電動機產品中

二、霍爾效應：

當電流垂直于外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直于電流和磁場的方向會產生一附加電 場，從而在半導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍 爾效應使用左手定則判斷

三、霍爾器件分類：

（1）按結構分類

霍爾器件按結構可以分為三大類∶霍爾元件、霍爾集成電路和霍爾功能組件。一般而言，霍爾器 件是由單獨半導體霍爾區構成的分立電子元件，它所產生的電動勢很低，在使用時還需要外接放大器， 很不方便。隨著微電子技術的發展，借助半導體制作工藝將半導體霍爾區及其所需的外周功能電路一 起制作在同一塊硅外延片上，這就構成了霍爾集成電路和霍爾功能組件

（2）按功能分類

霍爾器件按功能也可以分為三大類∶線性型、開關型和鎖定型

線性型霍爾器件由電壓調節器、霍爾元件、差分放大器和輸出級所組成，其結構框圖如下圖所示

線性型霍爾器件的輸入量是磁感應強度，輸出量是電壓。輸出量與輸入量成直線性函數關系，如 下圖所示。線性型霍爾器件主要用于測量，可制成用來測量各種物理量，例如，磁通、磁通密度、電 壓、電流、功率、頻率、相位移、電磁轉矩、直線位移、角度、振動、轉速、流量和壓力等物理量的儀表

開關型霍爾器件由電壓調節器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發器和輸出級等五部分所組成， 如圖五所示。它的輸入量是磁感應強度，輸出量是高低電平的數字信號。在正磁場作用之下的開關型 霍爾器件的特性曲線如圖六所示。所謂正磁場是指磁體的南極 S 指向霍爾器件商標面的磁場;反之，所 謂負磁場是指磁體的北極 N 指向霍爾器件商標面的磁場。對于開關型霍爾器件而言，當磁感應強度由 零開始增大到達某一數值 Bop 時，霍爾器件開通，輸出低電平，橫坐標上對應 Bop 的點被稱之為"磁 工作點"。當磁感應強度從"磁工作點"開始繼續增大時，霍爾器件一直保持開通狀態，即一直輸出低電 平;當磁感應強度由一個大于 Bop 的數值開始減小返回時，在磁感應強度減小返回到達"磁工作點"數值 的情況下，霍爾器件仍然保持開通狀態，輸出低電平; 只有當磁感應強度減小至某一數值 BrP 時，霍 爾器件才關閉，輸出高電平，橫坐標上對應 BrP 的點被稱之為"磁釋放點"。磁工作點與磁釋放點之差， 即數值（Bop-Brp）=BHYS 被稱之為開關型霍爾器件的"磁滯區"。不同設計的開關型霍爾器件具有不同的 磁滯區 BHYS，外加磁場的大小不會改變某一開關型霍爾器件的磁滯區的數值大小。開關型霍爾器件的磁 滯回線相對于零磁場縱坐標軸是不對稱的，它的導通和截止過程只和外界磁場的大小有關，不需要磁 場極性的變換。圖六給出了開關型霍爾器件在交變磁場作用之下的輸出特性

鎖存型霍爾器件同樣也是由電壓調節器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發器和輸出級等五部 分所組成。鎖存型霍爾器件實質上也一種開關型霍爾器件，它與一般開關型霍爾器件的差別在于∶它 是由雙磁極激發的，其輸出特性曲線如下圖所示。由圖可見，鎖存型霍爾器件的輸出特性曲線相對于 零磁場縱坐標軸是對稱的，因此在交變磁場的作用之下可以獲得占空比為 1∶1 的輸出波形，如下圖七 所示，且不受外界溫度和交變磁場峰值大小的影響

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