9槽8极无刷电机霍尔测量机械角度精度只能是15°

9槽8极无刷电机霍尔测量机械角度精度只能是15°

槽极概念

槽

槽为定子槽，如下图，为9槽

当A通电，B和C不同电时，A相上便产生磁场，根据右手定则，磁场方向N极向内

极

极为转子磁极，假设现在无刷电机是9槽6极，那么转子磁极的分布如下

6 poles = N S N S N S

如果是9槽8极，那么转子磁极分布如下

8 poles = N S N S N S N S

由于南极（S）和北极（N）成对出现，为了方便描述，采用对极（polar-pair）的方式进行描述，8极可简称为4对极

机械角度和电角度

机械角度

机械角度描述的是转子轴绕定子转了多少角度

电角度

电角度描述“转子磁场完成了多少个 N→S →N的磁场周期”

假设是9槽2极，即1对极的电机

那么，中间的转子转一圈，霍尔感应一个N-S-N，对一个霍尔而言，会产生一次高低电平的变化，即1个电气周期。

也就是说产生一个电气周期意味着转子转了360°，即电角度是360°

如果现在是9槽8极，如下图所示

那么对于一个霍尔而言，则会有4次高低电平的变化，即产生4个电气周期。

也就是说如果转子转一圈，则会产生4个电气周期，即转子转了360°机械角度

可得如果霍尔输出一次高低电平变化，即感应了一次N-S-N，机械上转子转了90°，即电角度360°，机械角度为90°

换算公式及推导

上述过程可归纳出下列公式
$${\theta }_e=\frac{磁极数}{2}\times {\theta }_m$$
例如8极电机，那么电角度转一圈可得
$${\theta }_e=\frac{8}{2}\times {\theta }_m=4{\theta }_m$$
一般来说，我们希望知道电角度为360°时，机械角度是多少，因此将上述公式变换如下
$${\theta }_m=\frac{{\theta }_e}{4}$$

三霍尔六步换相

上述描述的是1个霍尔。那么三霍尔的情况如下，以1表示霍尔感应到磁极N输出高电平，0表示霍尔感应到磁极S为低电平。由于三霍尔的感应分为以下8种情况，即

霍尔A	霍尔B	霍尔C
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

其中，要去掉111和000两种情况，因为如果输出完全相同，在旋转的电机中是不存在的，请自行脑补。

对于标准120°电角度布置的3个数字霍尔，000和111通常定义为非法状态，可用于检测霍尔故障、断线、短路或异常磁场等情况。

因此只存在剩余六种情况

霍尔A	霍尔B	霍尔C
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0

以第一行为例，可以看出类似9槽8极电机示意图中的情况，其他依次类推。因此，可以把这6部分编码对应电机感应的不同角度，每个部分是60°

当霍尔输出正好是一个符合上述某个编码的情况时，则表示当前电角度处于对应60°区间。例如，上个霍尔输出是011，现在霍尔输出是001，则表示现在电机的电角度位于011至001之间的60°

9槽8极电机的电角度霍尔测量精度只能是机械角度15°

根据上述内容可知，无刷电机3霍尔输出可以准确表述当前的电角度精度是60°，而电角度精度与机械角度的换算关系如下
$${\theta }_m=\frac{{\theta }_e}{4}$$
可得，一次霍尔输出只能表示当前转子位于15°机械角度的精度