홀 센서가 장착된 브러시리스 모터: 기능 및 프로젝트에 필요한 시기

브러시리스 DC 모터 데이터시트에 "홀 센서 포함"이 나열되면 해당 라인은 가격보다 더 많이 변경됩니다. 이는 모터가 정지 상태에서 시작하는 방법, 저속 토크를 전달하는 방법, 모터를 구동할 수 있는 컨트롤러를 변경합니다. 전기 스쿠터, 로봇 플랫폼, ATV 또는 해상 드라이브용 모터를 선택하는 사람이라면 누구나 홀 센서 결정을 내리는 것이 시스템 수준에서 가장 먼저 해야 할 결정 중 하나입니다.

짧은 대답: 홀 센서가 있는 브러시리스 모터는 컨트롤러에 0 속도에서 정확한 로터 위치를 제공하므로 모터는 올바른 방향에서 최대 토크로 시작하고 저속에서 부드럽게 작동합니다. 단점은 추가 배선과 홀 신호를 읽도록 설계된 컨트롤러입니다. 모터와 컨트롤러가 함께 정의되면 일반적으로 센서 작동이 선호됩니다.

브러시리스 모터에서 홀 센서의 역할

브러시리스 DC 모터 내부에는 권선을 전환하는 정류자가 없습니다. 컨트롤러는 로터를 따라가는 순서대로 3단계에 전원을 공급해야 하며 타이밍은 매 순간 로터 위치를 아는 것에 따라 달라집니다. 홀 효과 센서가 해당 정보를 제공합니다.

일반적인 센서 모터에는 전기적으로 120도 간격으로 장착된 3개의 홀 IC가 포함되어 있습니다. 회전자 자석이 통과할 때 각 센서는 북극과 남극 사이의 변화를 감지하고 출력을 전환합니다. 3개의 출력은 6개의 유효한 상태를 갖는 3비트 패턴을 형성하며, 각각은 하나의 60도 정류 단계에 해당합니다. 컨트롤러가 회전 중에 000 또는 111 상태를 읽는 경우 이는 일반적으로 배선 오류입니다. 왜냐하면 이러한 상태는 올바른 홀 패턴으로 나타나서는 안 되기 때문입니다.

홀 센서는 전력 장치가 아닌 신호 장치입니다. 위상 전류를 전달하지 않습니다. 로터 위치만 컨트롤러에 보고합니다. 이것이 바로 실제 의사결정이 이루어지는 곳이 모터 컨트롤러인 이유입니다. 컨트롤러가 홀 패턴을 처리하는 방식에 따라 동일한 모터가 부드럽게 또는 갑작스럽게, 효율적으로 또는 낭비적으로 시작할 수 있습니다.

홀 센서가 정지 및 저속에서 중요한 이유

무센서 브러시리스 컨트롤러는 BEMF(역기전력)로부터 로터 위치를 읽습니다. BEMF는 모터 속도에 따라 상승합니다. 정지 상태에서는 0이고 정격 속도의 약 5~10% 미만이면 너무 작아서 안정적으로 측정할 수 없습니다. 따라서 무센서 시동은 개방 루프 시퀀스를 사용합니다. 즉, 회전자를 정렬한 다음 BEMF를 읽을 수 있을 때까지 속도를 높입니다.

그 순서가 약한 연결고리입니다. 부하가 걸린 상태에서 정렬 및 램프 시작은 전류 스파이크, 짧은 후방 저크 또는 정지를 생성할 수 있습니다. 대표적인 증상은 모터가 움직이기 전에 딸깍거리거나 머뭇거리는 현상입니다. 경사면에서 출발하는 전기자전거, 화물을 들어올리는 로봇, 느슨한 지면에서 출발하는 전기 ATV의 경우 이러한 망설임은 구동계에 불쾌하고 힘든 일입니다.

홀 센서 모터는 블라인드 위상을 제거합니다. 컨트롤러는 정지 상태에서 로터 위치를 파악하고 즉시 올바른 방향으로 토크를 적용합니다. 배달 로봇, 페달 보조 자전거, 이동성 스쿠터, 전기 오토바이 등 자주 시작하고 중지하는 애플리케이션이 가장 큰 이점을 얻습니다. 컨트롤러는 시작을 조용하게 유지할 수도 있습니다. 초저소음 PWM 전략은 저속 작동에 종종 수반되는 스위칭 소음을 억제하므로 프리미엄 제품에서 센서 시작이 부드럽고 조용하게 느껴집니다.

빈번한 Stop-and-Go 사용을 위한 A6 초저소음 브러시리스 DC 모터 컨트롤러 이 센서 컨트롤러는 정지 상태에서 부드럽고 조용한 시동을 가능하게 하여 로터 위치 피드백이 필수적인 시내 출퇴근, 화물 운송 및 저속 조종에 매우 적합합니다. 제품보기 →

이것이 바로 도시 차량용 허브 모터 드라이브에 센서 버전이 널리 사용되는 이유입니다. 정지, 적재 출발 및 저속 기동은 정확히 BEMF가 부족한 조건입니다. 실제 라이딩 조건에서 얻은 허브 모터 성능 데이터는 출퇴근 출퇴근부터 장거리 화물 이동까지 동일한 패턴을 따릅니다.

허브 모터 성능 가이드 센서가 있는 버전이 센서가 없는 버전보다 도시 업무를 더 예측 가능하게 처리한다는 것을 일관되게 보여줍니다.

홀 출력 유형, 전압 레벨 및 정류 패턴

홀 센서는 두 가지 출력 형식으로 제공됩니다. 오픈 컬렉터 출력은 신호를 낮게 끌어오고 높게 되돌리려면 컨트롤러 측에 풀업 저항이 필요합니다. 푸시-풀 출력은 라인을 하이 및 로우로 직접 구동합니다. 컨트롤러 보드에 풀업이 없으면 오픈 컬렉터 모터는 유효한 높은 레벨을 생성하지 않으며 컨트롤러는 정류 테이블을 완료하지 않습니다.

전압 호환성도 중요합니다. 구형 모터는 종종 5V 홀 IC를 사용하는 반면, 많은 전류 컨트롤러 입력은 3.3V 로직에서 실행됩니다. 3.3V 전용 핀에 5V 신호를 공급하면 입력이 손상되거나 산발적인 오류가 발생할 수 있습니다. 모터 사양에는 홀 공급 전압과 출력 레벨이 명시되어야 합니다. 그렇지 않은 경우 주문하기 전에 문의하십시오.

홀 센서 사이의 간격은 두 가지 표준(60 전기 각도 또는 120 전기 각도) 중 하나를 따릅니다. 컨트롤러의 정류 테이블은 이 간격과 일치해야 합니다. 60°용으로 제작된 모터는 120° 모터와 다른 홀 패턴을 생성하며 잘못된 테이블을 적용하면 거친 작동, 토크 손실 또는 동기화 손실이 발생합니다.

또한 전기 학위는 기계 학위가 아니라는 점을 기억하십시오. 4개의 극쌍이 있는 모터는 기계적 회전당 홀 패턴을 4번 반복합니다. 극 쌍 수는 컨트롤러가 처리해야 하는 전기 주파수를 변경하므로 정류 각도와 함께 올바르게 구성해야 합니다.

홀 센서 모터와 컨트롤러의 매칭

센서 모터는 컨트롤러가 홀 신호를 읽도록 제작된 경우에만 장점을 제공합니다. 세 가지 검사로 호환성 표면의 대부분을 다룹니다. 먼저 컨트롤러 입력 정격에 대해 홀 공급 전압과 논리 레벨을 확인합니다. 둘째, 컨트롤러가 모터의 정류 각도(60° 또는 120°)를 지원하는지 확인합니다. 셋째, 더 빠른 속도에서는 어떤 일이 일어날지 결정하세요. 많은 컨트롤러는 낮은 속도에서 홀 신호를 사용하고 임계값 이상에서 BEMF 모드로 혼합되며, 해당 전환은 토크 저하를 방지할 수 있을 만큼 충분히 부드러워야 합니다.

e-모빌리티 파워트레인의 경우 저속 작동 범위의 효율성이 실제 주행 거리에 가장 큰 영향을 미치는 경우가 많습니다. 센서 정류는 고정자 전류를 회전자와 일치하도록 유지하여 구리 손실과 발열을 줄입니다. A4-2313 고효율 브러시리스 DC 모터 컨트롤러와 같이 홀 입력을 올바르게 읽는 컨트롤러를 사용하면 정류 곡선이 소프트웨어에 있으므로 도시 통근, 화물 운송 또는 오프로드 토크에 맞게 동일한 모터를 조정할 수 있습니다.

홀 입력을 갖춘 A4 고효율 브러시리스 DC 모터 컨트롤러 저속에서 고정자 전류를 회전자와 일치시키도록 설계된 이 컨트롤러는 실제 범위를 개선하고 도시 라이딩부터 화물 운송 또는 오프로드까지 다양한 듀티 사이클에 맞게 조정할 수 있습니다. 제품보기 →

모터와 컨트롤러가 서로 다른 공급업체에서 제공되는 경우 홀 매개변수가 불일치의 첫 번째 원인입니다. 120°로 구성된 컨트롤러에 연결된 60° 모터는 대략적으로 작동하거나 전혀 작동하지 않습니다. 구조화된 페어링 방식은 하드웨어가 도착하기 전에 이 문제를 해결합니다. 전압 등급, 전류 정격, 홀 출력 형식, 공급 전압, 정류 각도 및 극 쌍 수가 모두 한 페이지에 문서화되어 있습니다.

6가지 주요 매개변수를 사용한 컨트롤러 및 모터 페어링 방식 구조화된 페어링 페이지에는 하드웨어가 도착하기 전에 불일치를 방지하기 위해 전압 등급, 전류 정격, 홀 출력 형식, 공급 전압, 정류 각도 및 극쌍 개수가 기록되어 있습니다. 제품보기 →

센서 모터를 사양하기 전에 확인해야 할 사항

주문하기 전에 다음 6가지 항목을 한 페이지에 넣으십시오.

• 홀 공급 전압 및 논리 레벨: 모터의 홀 IC를 컨트롤러의 입력 정격과 일치시킵니다.
• 출력 형식: 오픈 컬렉터에는 컨트롤러 측에서 풀업이 필요합니다. 밀고 당기는 것은 그렇지 않습니다.
• 정류 간격: 60° 또는 120°, 컨트롤러 구성이 일치하는지 확인하세요.
• 극쌍 수: 전기 주파수를 설정하므로 확인하고 올바르게 입력하세요.
• 커넥터 핀아웃: 표준 센서 배선은 3상 리드와 5개의 홀 리드(5V, GND, A, B, C)입니다. 하나의 교체된 핀은 가장 일반적인 벤치 테스트 실패입니다.
• 홀 오류 전략: 컨트롤러가 홀 신호의 정체 또는 누락을 감지하고 센서리스 모드로 돌아갈 수 있는지 확인합니다.

홀 센서가 있는 브러시리스 모터는 저속 토크를 결정적으로 만드는 입증된 방법입니다. 비용은 추가 전선과 홀 입력을 지원하는 컨트롤러입니다. 부하가 걸린 상태에서 시작하거나, 저속으로 주행하거나, 자주 후진하는 차량 및 기계의 경우 비용이 많이 들기 때문에 동작이 더 부드러워지고 개발 주기가 단축됩니다. 홀 매개변수를 기록하고 컨트롤러와 일치시키면 센서 모터는 데이터시트에서 약속한 대로 작동합니다.