作者：Ruggero Leoncavallo

Staff Product Marketing Manager

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面向更加清潔的未來，汽車所面臨的一大挑戰

減少CO2排放的要求正在推動著全球的運輸設備制造商實現越來越低的排放標準，這使得他們不僅要提高內燃機的效率，同時還要向諸如混合動力汽車、純電動汽車等替代傳統的動力總成過渡。

這類新的動力總成擴大了汽車工業對電動機的需求。特別是牽引電機和起動機/發電機，在已有的搭載于傳統汽車的電動助力轉向、電動泵和電動駐車制動器的基礎上，進一步擴大了對電動機的需求。

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現有的傳感技術及其局限性

轉子位置傳感器可用于改善閉環控制下的電機性能。使用轉子位置傳感器可以實現在包括啟動期間在內的所有負載條件下進行出色的轉矩控制。以及在制動和保持狀態下進行高精度的角度控制，在高速旋轉下進行更好的旋轉控制。這不僅提高了電機的總體效率，同時降低了噪聲和振動以及發熱。

具體地說，這些新型傳感器用于提高精度、減小尺寸和重量，并降低總BOM成本。雜散場抗干擾性不僅提高了在復雜電磁環境中使用的傳感器的可靠性，同時也是開發更好的電機所需的另一個重要條件。當然，電機位置傳感器不僅需要更長壽命和耐用性，而且需要在高溫、潮濕、灰塵多等惡劣環境下工作。

最近的汽車工業使用的是利用了霍爾元件或xMR元件的磁性位置傳感器或旋轉變壓器。其中，磁性位置傳感器面臨著適用于多極電機時的檢測精度不足和僅能夠用于軸端應用的問題。而旋轉變壓器雖然可以利用貫穿軸式的結構來實現對多極電機的應用，但它不僅昂貴、笨重、而且會占用更多的空間。

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電機控制的新時代

為了應對在軸端結構和貫穿軸結構下都能以很高的精度進行檢測的需求，瑞薩電子開發了IPS2550。這款革命性的新產品是一款用于高速電機的位置傳感器，具有正弦/余弦輸出接口，可支持600krpm的最大電機轉速，精度為0.2%滿量程。傳感器具有標準的2層印刷電路板，由IPS2550和外置被動元件以及安裝在電機軸上的金屬靶組成。

IPS2550基于渦流效應的物理原理，使用3個線圈組（1個用于發射，2個用于接收）。

IPS2550位置傳感器實現了高達1/10的厚度和1/100的輕量化，大幅降低了使用旋轉變壓器解決方案時的BOM成本。IPS2550的位置傳感器能夠使感測線圈的扇區數與極數相匹配，從而實現對多極電機提供先進的解決方案，這是磁性位置傳感器所無法做到的。這種創新方法提高了精度，降低了重量、尺寸和系統的總體成本，是一次重大的技術進步。

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傳感元件設計的挑戰

對于 IPS2550這類基于渦流效應的傳感器，傳感元件設計是獲得良好精度特性的關鍵。瑞薩電子開發了一套用于位置傳感器設計的工具。此外，瑞薩電子擁有一個名為Customer Reference Board catalog （CRB）的數據庫，該數據庫具有不同的尺寸和極數組合，以及多個傳感器設計示例，可以簡單快速的適用于電機。這些參考設計可以以Garbar文件的形式提供給客戶，用于制造電路板。

我們將更詳細地介紹瑞薩電子的電感式位置傳感器技術如何幫助您進行設計。

編輯：jq