Moteur BLDC – Capteur à effet Hall

Qu'est-ce qu'un capteur à effet Hall

capteur à effet Hall fonctionne sur la base du principe de l'effet Hall et est capable de détecter les présence, direction et intensité d'un champ magnétique. Le capteur à effet Hall est un composant important du Moteur à courant continu sans balaisIl joue un rôle important dans le pilotage des moteurs brushless. Cet article détaille le principe de fonctionnement et le rôle des capteurs à effet Hall, et analyse si les moteurs brushless doivent être équipés de capteurs à effet Hall.

Principe de fonctionnement du capteur à effet Hall

Le principe de fonctionnement du capteur à effet Hall est basé sur le effet HallLorsque le courant traversant l'élément Hall est affecté par un champ magnétique vertical, il est affecté par la force de Lorentz, ce qui provoque un déplacement latéral des charges, entraînant un déséquilibre dans la répartition des charges. Ce déséquilibre crée une différence de potentiel de part et d'autre de l'élément Hall, appelée « Tension de Hall".

La figure 1 montre la structure interne d'un système de base. 3 pôles Moteur à courant continu sans balais. Les moteurs triphasés BLDC sont généralement équipés de trois capteurs à effet Hall disposés à des intervalles angulaires de 120 degrés pour surveiller en permanence la position du rotor.

Pendant la rotation du moteur, chaque capteur Hall produira 2 changements de niveau haut et 2 changements de niveau bas, ce qui signifie que dans une rotation complète de 360 degrés, H1 , H2 , H3 produira six signaux. La combinaison de ces signaux fournit Contrôleur BLDC avec des informations précises sur la position du rotor.

Fonction du signal Hall

• Position du rotor : Le signal généré par le capteur Hall indique directement la position des pôles magnétiques du rotor. Le contrôleur utilise ces signaux pour déterminer quand et comment modifier le sens du courant dans les enroulements du stator afin de forcer le rotor à continuer de tourner.

• Point d'inversion : Chaque changement dans le signal Hall marque un point d'inversion, le moment où la direction du courant doit être modifiée.

• Informations sur la vitesse : En mesurant la fréquence du signal du capteur Hall, la vitesse du moteur peut être dérivée.

Exemple de sortie de signal

Supposons que les trois capteurs à effet Hall soient étiquetés H1, H2 et H3 respectivement. Ils produiront 6 états différents lorsque le moteur effectuera 1 tour.

État	H1	H2	H3
État 1	HAUT	FAIBLE	FAIBLE
État 2	HAUT	HAUT	FAIBLE
État 3	FAIBLE	HAUT	FAIBLE
État 4	FAIBLE	HAUT	HAUT
État 5	FAIBLE	FAIBLE	HAUT
État 6	HAUT	FAIBLE	HAUT

Ces six états se succèdent et fournissent un retour de position continu au contrôleur de moteur, lui permettant d'effectuer des opérations de commutation précises.

Types de capteurs à effet Hall dans les moteurs BLDC

1. Capteur à effet Hall linéaire

Caractéristiques:Les capteurs à effet Hall linéaires émettent un signal de tension continu proportionnel à l'intensité du champ magnétique détecté.
Application: Utilisé pour mesurer avec précision l'intensité du champ magnétique, comme dans la détection de position, la détection d'angle, la mesure de courant, etc.

2. Capteur à effet Hall numérique

Caractéristiques: Le capteur Hall numérique émet un niveau haut (ou bas) lorsque le champ magnétique atteint un seuil prédéterminé, et un niveau bas (ou haut) lorsque le champ magnétique est inférieur à un autre seuil. Ce type de capteur est utilisé pour détecter la présence ou l'absence d'un champ magnétique.

Applications : Largement utilisé dans la détection de position, la détection de vitesse et les encodeurs rotatifs, tels que la commutation électronique des moteurs à courant continu sans balais (BLDC), la détection de position du vilebrequin et de l'arbre à cames dans les automobiles, etc.

Avantage du capteur à effet Hall

Les moteurs à courant continu sans balais (BLDC) peuvent être classés selon qu'ils intègrent ou non des capteurs à effet Hall. Les ingénieurs peuvent choisir d'utiliser ou non des capteurs à effet Hall en fonction des besoins de leur application.

Fonctionnalité	Avec capteurs à effet Hall	Sans capteurs à effet Hall (sans capteur)
Détection de position	Rétroaction directe de la position du rotor pour une commutation précise.	Estime la position via Back EMF, pas de retour direct.
Contrôle de démarrage et de basse vitesse	Démarrage fiable et fonctionnement fluide à basse vitesse.	Nécessite un contrôle complexe pour un démarrage stable et des vitesses faibles.
Simplicité de contrôle	Des algorithmes simples garantissent un fonctionnement fluide.	Des algorithmes plus complexes sont nécessaires, en particulier à faible vitesse.
Coût et complexité	Coût et complexité plus élevés en raison des capteurs.	Coût réduit, poids réduit et conception plus simple.