作者:德州儀器 Matt Hein

(本文最初發表於《Planet Analog》雜誌)

 快問快答:馬達分哪三種?當我拋出這個問題,很多人會反射性回答:「有刷 DC 馬達步進馬達無刷 DC 馬達」。我認識的有些馬達驅動專家比較前衛,他們可能會說是「單相 AC 輸入、多相 AC 輸入或 DC 輸入」,以輸入機制為分類標準,而不是特定馬達種類。老實說,這種回答還滿厲害的。從位置感測器的使用,到驅動器實作的電源電壓,馬達的分類方式確實不少。有些工程師也許會以這些參數做為分類標準,但最後不一定都能清楚分成三大類。本篇技術文章將提出馬達分類的新觀點。

最近,我越來越覺得馬達應該以功能作為分類標準。每個應用使用的馬達類型,通常取決於設計人員當下的決定,但是同樣的馬達解決方案,可能無法套用到使用同種馬達的另一個應用。如果剛剛這一段話讓你的腦袋開始打結 (我的公關同事說她真的有這種感覺),且讓我舉個例子說明:設計具備平移、傾斜及變焦功能的 PTZ 相機軸時,你可以選用步進馬達、無刷 DC 馬達,甚至有刷 DC 馬達。無刷 DC 馬達也是最常用於吊扇 (見圖 1) 的馬達類型。不過,這兩種終端設備無法採用同樣的無刷 DC 馬達。吊扇的驅動器電路即使性能再好,也不適合裝在 PTZ 相機上,而且最終成品絕對沒辦法運轉。你問我怎麼知道?也許你跟我一樣,打從心裡明白雖然兩種應用都使用無刷 DC 馬達,但吊扇馬達的「功能」和 PTZ 相機馬達的「功能」差異極大。從應用的角度來看,馬達的功能性非常關鍵,因此也能用來區別不同的馬達種類。

 

1PTZ 相機與吊扇之比較

這麼說來,這些馬達的功能到底是什麼?吊扇的功能是以固定速度旋轉,促進室內空氣循環。PTZ 相機的功能則是將相機移動到特定位置,並保持不動。我們能再加入第三個例子:充電式電鑽。使用者能壓住按鈕,控制電鑽的轉矩,用於在牆體上鑽洞等操作。這些馬達的實作差異非常不同,因此,對於「馬達分哪三類」的問題,我的回答絕對是「速度、轉矩、位置」。不妨看看下方的圖 2 和表 1。

 

2:速度、轉矩與位置

項目

範例

負載

關鍵特性

無感測器能力

速度

吊扇

空氣或流體

高速、低噪音

轉矩

電鑽

固體

高功率密度

位置

PTZ 相機

固體

高準確度與效能

極難*

*我不會說不可能,但幾乎沒辦法做到。位置控制系統主要以零速度運轉,沒有能感測的反電動勢,因此也沒有無感測器訊號能關閉迴路。

1:速度、轉矩與位置比較

我們會在〈無刷 DC 馬達系統介紹 Part 2〉深入探討速度、轉矩和位置三個要素。如果有任何想法或意見,歡迎在留言區分享!

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