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2012-10-17
永磁同步电机测量磁场的霍尔效应法利用霍尔元件测磁的原理非常简单。把霍尔元件放在被测的磁场中,输入控制电流Ic,并保持电流为常值,这是通过测量霍尔电动势的大小就可以确定磁通密度B的大小,利用霍尔效应还可以测量直流磁场和交流磁场。
测量直流磁场时,若控制电流Ic为直流,则霍尔电动势UH也是直流的;若Ic为交流,则UH也为同频率的交流电动势。由于交流电压易于放大,故此测量直流磁场是往往采用交流供电,测量交流磁场时,如用直流的控制电流,则霍尔电动势是交变磁场同样规律变化的交流电动势。永磁同步电机、三相异步电动机、稀土永磁电机、三相永磁同步电机等类型的电动机都可以用霍尔效应法来测量磁量。
其基本原理将一块半导体薄片放入垂直于半导体平面的磁场,(磁通密度为B)中,并在半导体的两端(1、2)同以电流Ic,此时移动着的载流子在磁场作用下将受到洛伦磁力(f=q(v*b))的作用。由于洛伦磁力的作用半导体中的载流子(假设为电子)将侧面偏转并使用该侧面形成电子的结聚,这样半导体两端(3、4)便形成电场。因此在半导体薄片中移动的电子除受洛伦磁力fB的作用外,还受到与此方面相反的电场力fE的作用。
当fB=fE时,电子的积厚达到了动态平衡,电子的运动方向就不偏移了。这是在两横端面(3、4)之间建立的电场为霍尔电场,相应的电动势为霍尔电动势Uh,其大小与磁通密度B和电流Ic成正比 即 UH=RH IcB =KhIcB
∫
式中RH—霍尔系数,它与原件的材料有关,其大小反映出霍尔效应强弱
∫--原件的厚度
KH—元件的灵敏度,它表示在单位磁通密度和单位控制电流条件下,原件输出霍尔电动势的大小,KH=RH/∫
当控制电流Ic反面时,输出电动势的方向随之变化,当磁场方向变化时,输出电动势也同时变换方向。
为了提高测量磁场的灵敏度,需要选择霍尔系数RH较大,厚度∫较小的原件,常用的霍尔元件的材料是 锗(Ge)、硅(Si)锑化钴(Ihsb)及砷化钴(IhAs)等。
当在测量永磁同步电机时由于应用霍尔效应法测量范围广、频带宽、灵敏度高、稳当性好、方法简单,有较好的线性度和较高的准确度、造价低廉、探头可微型化,能测量为狭缝中的磁场和非均匀磁场,能连续测量和直接显示,所以应用很普通。我国已生产多种型号的特斯拉计,包括数字显示的特斯拉计