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）。

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）。

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）。

针对时序图最右侧灰色箭头所示的1～5，说明如下：

1. 首先，U、V、W绕组的磁极是由转子的位置来决定的。从图中可以看出，在这个转子位置上转矩最大，需要在该位置前后30度区间产生相同的磁场。
2. 接下来，确定产生该绕组磁场的电流方向。电流方向与施加在绕组上的电压方向一致。例如，如果电流从U相流向V相以使U为N极、V为S极的话，那么U相绕组端子电流为正，V相电流为负（GND）。
3. 要想这样向绕组施加电压，需要使U相的高边晶体管和V相的低边晶体管导通。因此，将UH和VL的信号置Hi。此时，其他信号为Lo。其他转子位置也是用同样的思路，来确定从UH到WL的信号逻辑。
4. 接下来，为了能够如图所示切换从UH到WL的6个信号，最好使原来的霍尔信号在图示位置进行切换。顺便提一下，这里每个信号的Hi/Lo的切换位置都很重要，并不是必须实现和上图完全一样的霍尔U、V、W波形（只要知道转子的6个位置位置，那么其他逻辑组合也可以）。
5. 为了在该转子位置切换霍尔信号，应在上图所示的位置安装霍尔器件。对于此处的安装位置而言，相对于绕组的角度是非常重要的。径向位置需要另行单独考虑。