新型傳感器提升電動機性能并降低功耗
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但由于多種原因，非接觸式磁性位置傳感器現在成為了更好的選擇。由于磁性位置傳感器的尺寸更小，能夠抵御灰塵、油脂、水汽等污染物，因而能夠作用于對尺寸和/或可靠性有更高要求的應用。
在過去，有一個對磁性位置傳感器不利的趨勢：新型無刷直流(BLDC)電動機在總體上有高效率目標，以減少功耗。與此同時，設計者被賦予了增加新電機力矩的任務，實現電機的低轉速運行，以支持直接驅動系統。最終，變速器將不再是必需品，這就大大降低了物料成本。
要使得力矩和效率達到最大化，無刷直流電動機在高轉速下就必須有一個極其精確的發動機旋轉角度數據——利用傳統的磁性傳感器是很難得到的。現在，新一代產品已經實現了傳感器設計的一大突破，它們能夠幾乎完全精確地測量高轉速下的旋轉角度。
如何實現角度測量
一個無刷直流電動機包含了一個永磁電動機(轉子)和三個或三個以上等距的固定線圈(定子)。通過控制固定線圈中的電流能夠形成一個任意方向和大小的磁場。力矩來源于轉軸上運行的轉子和固定線圈之間的引力和斥力。
當固定線圈磁場與轉子磁場相互垂直時，力矩達到最大值。所測量的轉子角度反饋到通過固定線圈控制電流的系統(見圖1)，產生一個垂直磁場。
圖1：一個無刷直流電機控制系統需要通過磁性位置傳感器(通常用于汽車領域)或光學位置
Fig. 2: A PMSM draws on a similar feedback loop to a BLDC motor's.
但是霍爾開關陣列的精確度和準確度常常達不到高性能發動機對力矩和利用率的要求。相反地，磁性編碼器(將霍爾傳感器集成到硅芯片中的一個半導體)能夠產生高精確度、高分辨率的位置數據。它能夠對靜止狀態或低轉速下的轉軸進行精確的測量。與工業應用常用的光學編碼器不同，磁性位置傳感器不會受到污染物的影響，且占用空間很小。
另一方面，大多數霍爾傳感器芯片有兩大缺陷：傳輸延遲導致的高轉速下動態角度誤差；在雜散磁場環境下需要屏蔽措施。
這些缺陷會增加系統成本，削弱系統性能。動態角度誤差補償需要很強的處理能力，對雜散磁場中的IC進行額外的保護也會增加硬件的物料成本。
動態角度誤差的起因
霍爾傳感器芯片連續地抽樣讀取轉軸上磁鐵的磁場強度。芯片被安裝在一個固定位置，其表面平行于旋轉磁鐵的表面，芯片和磁鐵之間通常有1到2毫米的空隙。
芯片中包含一個信號調節與處理回路，將測量出的磁場強度換算為轉子的角度位置(以度數形式)。這一轉換所需的時間就是芯片固定的傳輸延遲(見圖2)。不同芯片延遲持續的時間不等，但當今市場上的芯片傳輸延遲通常在10μs到400μs之間。
圖2：磁性位置傳感器中的信號處理導致傳輸延遲
圖3顯示了動態角度誤差的增加。假設芯片在轉子處于紅線位置時讀取磁場強度，且芯片在轉子轉動時的傳輸延遲為100μs。當芯片將磁場強度換算為角度時，轉子用100?s的時間轉到了藍線位置——但芯片向ECU或MCU顯示轉子仍在紅線位置。
圖3：動態角度誤差和轉速之間的線性關系
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