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2012-10-17
永磁同步電機測量磁場的霍爾效應法利用霍爾元件測磁的原理非常簡單。把霍爾元件放在被測的磁場中,輸入控制電流Ic,并保持電流為常值,這是通過測量霍爾電動勢的大小就可以確定磁通密度B的大小,利用霍爾效應還可以測量直流磁場和交流磁場。
測量直流磁場時,若控制電流Ic為直流,則霍爾電動勢UH也是直流的;若Ic為交流,則UH也為同頻率的交流電動勢。由于交流電壓易于放大,故此測量直流磁場是往往采用交流供電,測量交流磁場時,如用直流的控制電流,則霍爾電動勢是交變磁場同樣規(guī)律變化的交流電動勢。永磁同步電機、三相異步電動機、稀土永磁電機、三相永磁同步電機等類型的電動機都可以用霍爾效應法來測量磁量。
其基本原理將一塊半導體薄片放入垂直于半導體平面的磁場,(磁通密度為B)中,并在半導體的兩端(1、2)同以電流Ic,此時移動著的載流子在磁場作用下將受到洛倫磁力(f=q(v*b))的作用。由于洛倫磁力的作用半導體中的載流子(假設(shè)為電子)將側(cè)面偏轉(zhuǎn)并使用該側(cè)面形成電子的結(jié)聚,這樣半導體兩端(3、4)便形成電場。因此在半導體薄片中移動的電子除受洛倫磁力fB的作用外,還受到與此方面相反的電場力fE的作用。
當fB=fE時,電子的積厚達到了動態(tài)平衡,電子的運動方向就不偏移了。這是在兩橫端面(3、4)之間建立的電場為霍爾電場,相應的電動勢為霍爾電動勢Uh,其大小與磁通密度B和電流Ic成正比 即 UH=RH IcB =KhIcB
∫
式中RH—霍爾系數(shù),它與原件的材料有關(guān),其大小反映出霍爾效應強弱
∫--原件的厚度
KH—元件的靈敏度,它表示在單位磁通密度和單位控制電流條件下,原件輸出霍爾電動勢的大小,KH=RH/∫
當控制電流Ic反面時,輸出電動勢的方向隨之變化,當磁場方向變化時,輸出電動勢也同時變換方向。
為了提高測量磁場的靈敏度,需要選擇霍爾系數(shù)RH較大,厚度∫較小的原件,常用的霍爾元件的材料是 鍺(Ge)、硅(Si)銻化鈷(Ihsb)及砷化鈷(IhAs)等。
當在測量永磁同步電機時由于應用霍爾效應法測量范圍廣、頻帶寬、靈敏度高、穩(wěn)當性好、方法簡單,有較好的線性度和較高的準確度、造價低廉、探頭可微型化,能測量為狹縫中的磁場和非均勻磁場,能連續(xù)測量和直接顯示,所以應用很普通。我國已生產(chǎn)多種型號的特斯拉計,包括數(shù)字顯示的特斯拉計