Двигатели постоянного тока могут быть как щеточного типа, так и механически коммутируемый, или бесщеточные, которые коммутируются электрически. В бесщеточных двигателях постоянного тока (BLDC) вместо механического коллектора и щеток используются датчики эффекта Холла.

Датчики с эффектом Холла — это твердотельные датчики магнитного поля. Они работают по принципу, согласно которому, когда проводник с протекающим по нему током помещается в магнитное поле, магнитное поле индуцирует поперечную (или боковую) силу на носителях заряда, которая толкает их по сторонам проводника — отрицательную с одной стороны и положительную с другой стороны. Это накопление заряда по бокам проводника индуцирует напряжение. Этот эффект называется эффектом Холла, в честь его первооткрывателя Эдвина Холла.

Целью коммутации, будь то механическим или электрическим способом, является включение обмоток статора в определенной последовательности, при этом одна обмотка положительная, одна отрицательная, а третья отключена. Создание крутящего момента вызвано притяжением и отталкиванием между полем статора и постоянными магнитами ротора. Максимальный крутящий момент достигается, когда эти два поля ориентированы под углом 90 градусов друг к другу, и крутящий момент уменьшается по мере выравнивания этих полей. Следовательно, чтобы двигатель продолжал вращаться, магнитное поле статора должно менять положение по мере того, как поле ротора “догоняет” его.

Чтобы включить правильную обмотку статора, необходимо знать положение ротора. Это задача датчиков эффекта Холла — контролировать положение ротора. Двигатели постоянного тока обычно имеют три датчика эффекта Холла, установленных либо на статоре, либо на роторе, и используют так называемую шестиступенчатую коммутацию. Когда ротор проходит датчик, он выдает либо высокий, либо низкий сигнал, указывающий, какой полюс ротора (N или S) прошел. Это переключение трех датчиков эффекта Холла (с высокого на низкий или с низкого на высокий) обеспечивает получение информации о положении ротора каждые 60 градусов.

60°, умноженные на шесть шагов, равняются 360° или одному полному обороту. Отсюда и термин шестиступенчатая коммутация.

Датчики эффекта Холла являются наиболее распространенным методом определения положения ротора в двигателях постоянного тока, благодаря их низкой стоимости и простоте использования с постоянными магнитами ротора. А поскольку коммутация происходит с шагом в 60 градусов, измерение и вывод с высоким разрешением не требуются.

Для получения исчерпывающего, но простого в использовании руководства по шестиступенчатой коммутации ознакомьтесь с это видео от двигатель Максона.