이 게시물은 BLDC 모터라고도하는 브러시리스 DC 모터의 기본 작동 개념을 포괄적으로 자세히 설명합니다.

브러시 형 DC 모터와 브러시리스 DC 모터의 차이점

우리의 전통적인 브러시 모터에서 브러시는 주변 문구 영구 자석 고정자에 대해 중앙 이동 로터를 전환하기 위해 사용됩니다.

로터는 작동하는 데 전력이 필요한 전자석을 사용하여 만들어 지지만 회전해야하기 때문에 사물이 서투르게되고 브러시가 회전하는 전자기 로터에 전력을 공급하는 유일한 대안이되기 때문에 브러시가 필수적입니다.

반대로 브러시리스 DC 모터 또는 BLDC 모터에는 문구 중앙 고정자와 주변 원형 로터가 있습니다. 고정자는 전자석 세트로 구성되며 회전자는 특정 계산 위치에서 주변에 영구 자석이 부착되어 있습니다.

홀 효과 센서 사용

또한이 메커니즘에는 고정자 전자석에 대한 회 전자 및 자석의 위치를 감지하고 외부 스위칭 회로에 데이터를 알리기 위해 설치된 홀 효과 센서가 있습니다. 그러면 외부 스위칭 회로에서 전자석을 활성화 / 비활성화합니다. 로터의 회전 운동에 영향을 미치는 올바른 순서 또는 타이밍.

위의 설명은 다음 기본 그림의 도움으로 이해 한 다음 후속 이미지의 정교한 디자인을 통해 이해할 수 있습니다.

우리는 자석과 이러한 장치가 상호 작용하는 방식에 대해 몇 가지 흥미로운 것을 배우고 알고 있습니다.

“테슬라 코일이 전기를 생산합니까? ”

우리는 자석의 북극이 다른 자석의 남극을 끌어 당기는 반면, 극은 같은 극을 밀어냅니다.

영구 자석의 위치

위의 다이어그램에서 우리는 바깥 쪽을 향한 북극이있는 가장자리에 자석이 내장 된 디스크 (빨간색으로 표시)와 디스크의 원형 가장자리에 평행하게 배치 된 전자석을 볼 수 있습니다. 전원이 공급 될 때 남쪽 자기장.

이제 전자석이 비활성화 된 상태에서 첫 번째 상단 다이어그램에 표시된대로 배열이 배치되었다고 가정합니다.

전자석이 적절한 DC 입력으로 활성화 되 자마자이 위치에서 전자석은 디스크 자석 위에 당기는 힘에 영향을주는 남자 장을 생성하고 생성하여 영구 자석과 일치 할 때까지 디스크가 약간의 토크로 회전하도록합니다. 플럭스의 반대편 전자석.

위의 작업은 BLDC 개념이 작동하는 기본 형식을 보여줍니다.

BLDC 모터가 홀 효과 센서와 작동하는 방법

이제 로터에서 연속적인 움직임을 유지하기 위해 홀 효과 센서를 사용하여 위의 개념을 실제로 구현하는 방법을 살펴 보겠습니다.

다음 예제 다이어그램은 메커니즘을 포괄적으로 설명합니다.

위의 다이어그램에서 기본적으로 외부 원형 요소는 회전하는 회 전자이고 중앙 전자석은 고정자가되는 간단한 BLDC 회 전자 / 고정자 배열을 볼 수 있습니다.

회 전자에는 영향을 미치는 자속 선으로 남극이있는 주변에 고정 된 두 개의 영구 자석이있는 것으로 볼 수 있습니다. 외부 DC.

“AC-DC 전원 공급 회로 ”

또한 내부 로터 주변 모서리 중 하나 근처에 위치한 홀 센서를 시각화 할 수 있습니다. 홀 효과는 기본적으로 회전하는 회 전자의 자기장을 감지하고 고정자 전자석에 전원을 공급하는 제어 회로에 신호를 공급합니다.

위쪽 위치를 참조하면 로터의 빈 영역 (자기장이없는)이 홀 센서와 밀착되어 스위치가 꺼진 상태로 유지되는 것을 볼 수 있습니다.

이 순간, 홀 효과의 스위치 오프 신호는 제어 회로에 전자석을 켜도록 알려주고, 이는 즉시 코너에 서있는 로터 남극에 당김 효과를 유도합니다.

이런 일이 발생하면 남극이 급상승하여 로터에 필요한 토크를 생성하고 전자석의 북극과 일직선으로 정렬하려고합니다.

그러나이 과정에서 로터의 남극은 홀 센서 (아래 그림 참조) 근처로 끌어 당겨이를 즉시 감지하고 스위치를 켜서 전자석을 끄도록 제어 회로에 알립니다.

전자석의 끄기 시간이 중요합니다.

홀 효과 센서의 신호에 따라 적절한 순간에 전자석을 끄면 로터 모션의 스톨 링 및 방해가 방지되며, 오히려 이전 위치가 형성되기 시작하고 홀이 형성 될 때까지 생성 된 토크를 통해 모션을 계속할 수 있습니다. 센서는 다시 로터의 빈 영역을 '느끼고'사이클을 반복하면서 꺼집니다.

다양한 로터 위치에 따른 홀 센서의 위의 토글 링은 고정자 / 로터 자기 상호 작용에 직접 비례 할 수있는 토크와 함께 연속적인 회전 운동을 유발하고 당연히 홀 효과 위치를 결정합니다.

위의 논의는 가장 기본적인 두 개의 자석, 하나의 홀 센서 메커니즘을 설명합니다.

예외적으로 더 높은 토크를 얻기 위해 더 많은 자석과 전자석 세트가 다른 고효율 브러시리스 모터에 사용되며, 여기서 하나 이상의 홀 효과 센서가 회 전자 자석의 다중 감지를 구현하기 위해 볼 수 있으므로 다른 전자석 세트가 선호하는 올바른 순서.

BLDC 모터 제어 방법

지금까지 우리는 기본 작업 개념을 이해했습니다. BLDC 모터 로터의 지속적인 회전 운동을 유지하기 위해 외부 부착 전자 회로를 통해 모터의 전자석을 활성화하는 데 홀 센서가 사용되는 방법을 배웠습니다. 다음 섹션에서는 BLDC 드라이버 회로가 실제로 BLDC 모터를 제어하는 데 어떻게 작동하는지 다시 살펴 보겠습니다.

고정 된 고정자 전자석 및 회전 자유 자기 회 전자를 구현하는 방법은 정확히 반대 토폴로지를 가지고있어 모터 작동에 브러시가 필요한 기존 브러시 모터에 비해 BLDC 모터의 효율성을 향상시킵니다. 브러시를 사용하면 긴 수명, 소비 및 크기 측면에서 절차가 상대적으로 비효율적입니다.

BLDC 모터의 단점

BLDC 유형은 가장 효율적인 모터 개념 일 수 있지만 작동을 위해 외부 전자 회로가 필요하다는 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 그러나 현대 IC 및 민감한 홀 센서의 출현으로이 개념과 관련된 높은 수준의 효율성과 비교할 때이 문제는 이제 매우 사소한 것처럼 보입니다.

4 자석 BLDC 드라이버 디자인

이 기사에서는 4 자석, 단일 홀 센서 유형 BLDC 모터에 대한 간단하고 기본적인 제어 회로에 대해 설명합니다. 모터 작동은 다음 모터 메커니즘 다이어그램을 참조하여 이해할 수 있습니다.

위의 이미지는 외부 회 전자 주변에 두 세트의 영구 자석과 고정자로 두 세트의 중앙 전자석 (A, B, C, D)이있는 기본 BLDC 모터 배열을 보여줍니다.

A, B 또는 C 중 하나의 회전 토크를 시작하고 유지하기 위해 D 전자석은 활성화 된 전자석에 대한 로터 자석의 북극 / 남극 위치에 따라 활성화 된 상태 (함께는 절대 안 됨)에 있어야합니다.

BLDC 모터 드라이버의 작동 방식

정확히 말하면, A 측과 B 측이 남극으로 통전되고 B 측이 북극으로 통전되도록 A와 B가 스위치 ON 상태 인 위의 시나리오에 표시된 위치를 가정 해 보겠습니다.

이것은 측면 A가 왼쪽 파란색 북극에 당기는 효과를 발휘하고 고정자의 오른쪽 남극에 반발 효과를 발휘한다는 것을 의미합니다. 비슷하게 측면 B는 아래쪽 빨간색 남극을 당기고 위쪽 북극을 밀어냅니다. 로터의 극 .... 전체 프로세스는 로터 메커니즘을 통해 인상적인 시계 방향으로 움직이는 것으로 가정 할 수 있습니다.
또한 위의 상황에서 홀 센서는 '남극 활성화'홀 센서 장치 일 수 있으므로 비활성화 된 상태에 있다고 가정합니다.

위의 효과는 로터를 정렬하고 강제로 로터를 정렬하고 강제하여 남쪽이 B면과 마주 보도록 고정하고 북극은 A면과 마주하지만이 상황이 발생하기 전에 홀 센서가 로터의 상단 남극을 이동하고 이것이 홀 센서를 가로 질러 통과 할 때 강제로 스위치를 켜고 연결된 제어 회로에 포지티브 신호를 보내 전자석 A / B에 즉시 응답하고 스위치를 끄고 전자석 C /를 켭니다. D, 로터의 시계 방향 모멘트가 로터에서 일관된 회전 토크를 유지하면서 다시 강제되는지 확인합니다.

기본 BLDC 드라이버 회로

홀 센서 트리거링 신호에 응답하여 위에서 설명한 전자석 스위칭은 다음과 같은 간단한 BLDC 제어 회로 아이디어를 사용하여 매우 간단하게 구현할 수 있습니다.

회로는 너무 기본적이기 때문에 많은 설명이 필요하지 않습니다. 홀 센서의 스위치 ON 상황에서 BC547과 결합 된 TIP122는 그에 따라 스위치가 켜지고 그에 따라 컬렉터에 부착 된 해당 전자석 세트가 켜집니다. , 홀 센서의 스위치 OFF 기간 동안 BC547 / TIP122 쌍은 OFF로 전환되지만 맨 왼쪽 TIP122 트랜지스터는 ON으로 전환되어 반대쪽 전자석 세트를 활성화합니다.

필요한 토크와 운동량으로 BLDC가 계속 회전하도록 전원이 계속 공급되는 한 상황은 교대로 전환됩니다.