【R课堂】Sugiken老师的电机驱动器课堂⑧时序图的绘制方法

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无刷电机时序图的绘制方法
首先应该掌握的是，相对于转子（永磁体），应该在什么位置产生电磁体的磁场更好。例如，如果希望逆时针旋转，那么就需要在永磁体N极左侧的适当位置创建电磁体的S极。然而，仅仅如此并不能说是最优的，除此之外还要求电机能够以尽可能少的功率（电能）产生所需的转矩（机械能）。这会受电机要素特性（如增加磁体的磁力）的影响，也受永磁体与电磁体的相对位置（角度）的影响。因此，重要的是要确切地知道创建电磁体的位置，而不仅仅是知道配置在左侧。


关于永磁体转子和电磁体定子产生的转矩，适用下图所示的理论。从下图可以看出，电机产生的转矩取决于磁体磁场与绕组（电磁体）磁场之间的相对角度θ，通过sinθ计算（假设绕组产生的磁场和永磁体产生的磁场的大小是恒定的）。

无刷电机时序图的绘制方法

理论上，在磁场的相对角度为90度时转矩最大。因此，相对于转子磁场方向，最好使绕组磁场的方向在该角度附近。
基于该理论，我们根据可能的条件来思考，在实机应用中应该以怎样的时序来产生绕组磁场才算好。首先，我们在“电机的极数与槽数、机械角度与电角度”一文中，了解过可以利用3枚霍尔器件的极性信号，以60度间隔的电角度来区分转子位置。还有，通过施加在绕组端子上的电压组合，可以在6个方向上产生绕组磁场，这在“无刷电机驱动电路的时序图”的“无刷电机驱动电路的时序图（2）：电压模式产生的电磁场”中也提到过。由此可见，根据转子的6个位置（范围），正好可以选择6个方向的绕组磁场。


那么，在每个转子位置应产生多大相对角度的绕组磁场呢？如果要想获得较大的转矩，那么相对角度范围应在60～120度之间比较好。当转子旋转并超出该范围后，电机将会进入下一个绕组磁场模式（下图）。

绕组磁场模式

我们基于这个思路，从下往上看下面给出的时序图。换句话说，我们需要根据转子的位置和转动情况来确认各信号处于什么样的状态（必须处于哪种状态）。

有奖问答：无刷电机的时序图以及相应的霍尔器件安装位置就是这样决定的，这种工作模式与有刷电机一样的时序图，在无刷电机驱动控制中被称为_________。

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