初露崢嶸，無傳感器馬達設(shè)計降低系統(tǒng)成本與故障率

　　無傳感器馬達應(yīng)用將大受歡迎。為感應(yīng)無刷直流馬達（BLDC）及永磁同步馬達（PMSM）轉(zhuǎn)子位置，馬達系統(tǒng)須置入磁性傳感器，以將轉(zhuǎn)子位置資訊回授給控制器并輸出相應(yīng)訊號，從而驅(qū)動馬達運轉(zhuǎn)。這種設(shè)計方式雖然簡易，但故障率高，因此為降低傳感器及相關(guān)線材成本，并延長馬達使用壽命，無傳感器馬達設(shè)計已日益受到重視。

　　新唐科技馬達行銷處處長李新洲表示，馬達開發(fā)商為了降低制造成本和維護成本，對無傳感器BLDC/PMSM方案的需求日益提升。

新唐科技馬達行銷處處長李新洲

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　　李新洲表示，目前BLDC及PMSM的運作方式可分為霍爾效應(yīng)傳感器（Hall Effect Sensor）或無傳感器（Sensor-less）方案；無傳感器方案對于微控制器（MCU）規(guī)格要求較高，過去不廣為所用；不過近年來，馬達開發(fā)商為了降低制造和維護成本，對無傳感器BLDC/PMSM方案的需求已逐漸攀升。

　　事實上，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)等方面。在BLDC及PMSM馬達中，霍爾傳感器的任務(wù)則是為了感應(yīng)隸屬于磁性元件的轉(zhuǎn)子位置，并將位置參數(shù)回報到MCU，再由MCU依據(jù)轉(zhuǎn)子位置輸出相對應(yīng)的控制訊號，驅(qū)動馬達運轉(zhuǎn)。

　　李新洲指出，透過霍爾傳感器感應(yīng)轉(zhuǎn)子位置，進而驅(qū)動馬達運轉(zhuǎn)，雖然系統(tǒng)設(shè)計較為簡易，但缺點是返修率較高。他進一步解釋，由于霍爾傳感器緊臨不斷移動、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子旁，長期以往元件本身難免受損，當(dāng)霍爾傳感器故障時，將牽一發(fā)而動全身，馬達也就無法正常運轉(zhuǎn)。另一方面，某些馬達的機構(gòu)設(shè)計，本就不適合放置霍爾傳感器，如空調(diào)系統(tǒng)、洗衣機或冰箱都必須將馬達密閉安裝于壓縮機內(nèi)，將限制霍爾傳感器的應(yīng)用。

　　相反地，無傳感器方案則能省去額外的機械元件及傳感器線路，不僅降低物料成本并提升可靠性，更能減低因霍爾傳感器磨損而導(dǎo)致馬達故障的機率。

　　李新洲表示，無傳感器方案的塬理是透過偵測反電動勢（Back-Electromotive Force， Back-EMF）電壓差，來獲取轉(zhuǎn)子位置資訊。反電動勢取決于轉(zhuǎn)子角速度、轉(zhuǎn)子磁體產(chǎn)生的磁場和定子繞組的匝數(shù)，因此無傳感器設(shè)計方案的MCU，須含有數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器（ADC）、比較器等元件，如此MCU的演算法才能分析轉(zhuǎn)子反電動勢波形，進而輸出控制訊號。

　　依照產(chǎn)品應(yīng)用需求，馬達可選擇以方波、弦波控制，以及有傳感器及無傳感器設(shè)計，因此MCU可粗分為四種類型，分別為方波霍爾傳感器方案、方波無傳感器方案、弦波霍爾傳感器方案、弦波無傳感器方案。

　　值得注意的是，為了同時符合有傳感器及無傳感方案的應(yīng)用需求，MCU廠商也開始推出雙模方案。李新洲表示，如此一來，即使位處前鋒的霍爾傳感器故障，MCU也能立即啟動演算法分析反電動勢電壓差，取得轉(zhuǎn)子位置參數(shù)，讓馬達照常運轉(zhuǎn)。