|||
电动自行车用的直流无刷电机的转子是由钕铁硼磁钢构成。由于钕铁硼磁钢的表面磁场强度超过500 mT,电动自行车用的直流无刷电机里的位置传感器特别适合采用硅霍尔传感器。硅霍尔传感器的制造工艺可以与集成电路芯片工艺流程完全兼容,这样,硅霍尔传感器后续的信号处理电路,包括前置放大器,施密特触发器和集电极开路输出级可以方便地集成在同一个硅片上,形成霍尔集成电路芯片。
可以用作直流无刷电机位置传感器的霍尔传感器芯片分为开关型和锁定型两种。对于电动自行车电机,这两种霍尔传感器芯片都可以用来精确测量转子磁钢的位置。用这两种霍尔传感器芯片制作的直流无刷电机的性能,包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别,并可以兼容相同的电机控制器。
霍尔传感器在电机总造价比例不高,但它的作用却很关键,所以电机生产厂家在选择霍尔一定要小心。霍尔传感器选择主要把握以下几个方面:
第一:霍尔传感器芯片的高温特性,电动自行车是在野外工作,尤其是在夏天,地面温度可能超过
第二:不同的电机型号和不同的电机设计结构,需要采用不同的电机霍尔传感器芯片,主要是霍尔传感器的磁场灵敏度或者称磁场的开起点要与电机型号和结构相匹配。不同的电机型号和不同的电机设计结构转子磁场有不同的磁场分布和磁场分布涨落。如果霍尔传感器的磁灵敏度太高或者太低,由于转子磁钢和磁钢缝隙磁场分布的不规则涨落,会导致位置传感器给出错误的信号,引起控制器发生逻辑混乱,轻则出现电机噪音大、振动厉害或死机等现象,重则导致控制器里的逆变器发生垂直导通而烧毁控制器和电机。所以,霍尔传感器芯片生产厂家或销售商要为电机用户提供周到的售后服务,让霍尔传感器与所要装配的电机相匹配。
第三:霍尔传感器芯片的抗静电能力。如果电机生产线上没有特别的防静电设施,霍尔传感器很容易受到静电损伤,通常这种损伤在电机出厂时无法检测出来,因为当时受到静电伤害的霍尔传感器仍然能够工作。但是,它的寿命已经大大减小,尤其是在高温或潮湿环境下,受到静电伤害的霍尔传感器特别容易失效,导致电机出厂后的返修率大大增加。应选择抗静电性能高的产品。
第四:霍尔传感器芯片的抗浪涌电压或抗浪涌电流能力。电动自行车用的无刷电机通常在较大功率下工作,电机定子绕组会流过较大的电流。尽管霍尔传感器芯片与定子绕组电学上完全隔开,但是,当绕组里的电流快速换相时,会产生很大的反冲电压或称之为浪涌电压。如果控制器里逆变器的续流二极管不能有效抑制浪涌电压脉冲(这个浪涌电压对逆变器的功率场效应管危害更甚),就有可能通过控制器传给霍尔传感器的电源输入端或输出端,导致霍尔传感器受到损伤,减小霍尔传感器的使用寿命。霍尔传感器芯片里的电源输入端或输出端的保护电路要有足够的能力来抵抗浪涌电压或浪涌电流,这会增加芯片的成本。
第五:正确焊接,合适的焊接温度,时间不能过长。
HAL202是德国微开(Mircronas)半导体公司推出的专为电机设计的产品,芯片内部集成反向电压、过电压保护、温度补偿、输出短路保护。过电压保护最高可达32V。温度补偿保证在整个工作温度范围内具有一致磁灵敏度,保证电机具有卓越的性能。焊接温度最高为260度。HAL202可替换目前市场上常见的霍尔开关如SS41、SS40、OCH141、US1881、A3144。