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在全球能源使用量中，大約有 45% 是來自馬達運作 (世界能源委員會：2013 調查摘要)。這種運作方式需要耗用大量電力，但卻是我們日常生活不可或缺的一部分，從小型居家用途 (例如家用電器和工具) 到運輸領域的電車和火車，再到離岸鑽油平台和水壩專用的最大規模工業級馬達，到處都可以看見馬達的身影。
自工業革命以來，人們竭盡所能地利用馬達來為任何裝置提供電力，藉此省下時間和人力。各式的電力裝置為我們創造更輕鬆便利的居家生活，並且提升工作場所的效率與獲利能力。然而，我們必須付出什麼樣的代價？
耗用能源的馬達與環境之間的關係
世界各國的政府陸續採取更多的立法手段來緊縮幾年的能源使用量，而且這種情況只會越來越多。此外，零售端的消費者則更為明智，他們會習慣性地尋找節能產品；同樣地，工業客戶也會試圖將金錢投資在更具效能的設備上。
馬達微型化
除了降低用電量之外，工程師所面臨的考驗還包括將馬達、驅動器和控制器一併擠進更窄小的空間內。配備超大滾桶容量的洗衣機能夠為客戶提供加值的賣點，但洗衣機仍然必須能夠裝設在標準的空間尺寸內。縮小電子元件體積會衍生熱管理問題，為工程師帶來更進一步的設計挑戰。增加冷卻機制只會提高用電量，因此馬達本身必須提升效能層級，才能從源頭減少熱能的產生。
馬達控制架構
馬達控制系統
上圖顯示典型馬達控制系統的內部組件；視馬達、應用和控制層級而定 (若有)，會需要使用監控機制。
控制器 - 通常是微控制器或 DSP。需要指令 (例如方向、速度和扭矩)，才能用來產生一或多個訊號以驅動馬達 (通常為 PWM)。控制器可能也會收到電流或位置感測形式的反饋，以便提供更精準的控制、馬達保護和故障偵測能力。
驅動器 - 一般而言需要使用驅動器來增強由控制器所產生的訊號，以便為馬達提供足夠的電力。
感測器 - 可能會使用分流器或霍爾效應裝置來測量真正的供應電流，藉此提供反饋。實際的馬達位置反饋也可透過電感式/霍爾效應感測器，或是編碼器提供。這項反饋可用來執行更精密的「閉路」控制，提供有關馬達的精確資訊，以便更有效控制輸出。
濾波 - 通常會在馬達控制系統內部各處進行濾波，以便抑制電磁干擾 (EMI) 的來源。濾波類型包括鐵氧體磁心和電感器。
隔離 - 通常會透過電流隔離將馬達控制器和系統的其他部份加以隔離，因為這些部份可能對瞬態相當敏感，而且也可能會有不同的地電位。
開路和閉路馬達
以最基本簡單的方式來說，開路系統不會整合任何反饋。馬達速度會控制在某個設定點，會因不同的負載條件而異。
閉路系統則會整合反饋，將資訊傳回至輸入階段以便自行調整。因此，當速度控制在某個設定點並且負載改變時，控制器會將速度調回原設定點；這項操作機制的絕佳範例是望遠鏡上的位置馬達，在運作時會經常自行調整以便追蹤所需的座標。
無刷 DC (BLDC) 馬達
作者︰Infineon 資深應用系統工程師 Elvir Kahrimanovic。從無線電動工具到工業自動化，以及電動機車到遠端控制的「無人機」，有越來越多的動作控制應用仰賴於無刷 DC (BLDC) 馬達。雖然相較於其他有刷的替代方案，BLDC 解決方案需要更為複雜的驅動電子元件，這些馬達具有高效率以及高功率密度等各種操作優勢。這讓使用者可以部署更小、更輕也更經濟實惠的馬達。同時亦減少機械的磨損和破裂，提供更高的可靠度、更長的使用壽命，且不需要持續維護。BLDC 馬達所產生的聲音與電子噪音亦較有刷的類似產品更低。
BLDC 馬達有時亦稱為電子整流馬達驅動 (ECM)，標準的 BLDC 馬達具有三相定子，透過結合三相反向電路的電子控制組合持續轉動轉子。這個電路會與轉子位置同步，持續切換定子繞組中的電流，轉子位置可透過感應器確定，或是透過基於任何特定瞬間的反電動勢 (EMF) 計算而得。定子所產生的通量與轉子通量互動，便能決定馬達的扭矩與速度。
在設計 BLDC 應用時，工程師可以選擇使用分離式半導體，或是能將各種重要的驅動與控制功能結合至單一裝置中的整合式半導體。
您可以由 DesignSpark 提供的白皮書《功率損耗與在 BLDC 馬達變頻器設計中最佳化 MOSFET 選擇》瞭解深入資訊。
繼續閱讀以瞭解其他馬達類型 – 有刷 DC 和 AC 馬達。
BLDC 特色產品
製造商: Microchip
StrongIR FET 60V 60A 9.0 mOhm，TO220AB
製造商: Infineon
製造商: Microchip
製造商: Microchip
製造商: Microchip
製造商: ON Semiconductor
製造商: Infineon
IC32MM0064GPL036-I/MV，32 位元 MIPS32R...
製造商: Microchip
製造商: Infineon
製造商: Infineon
製造商: Infineon
製造商: Microchip
馬達控制產品
使用 ON Semiconductor 整合電力模組，打造更精密、可靠且高效的馬達驅動器。
製造商: Arduino
製造商: Arduino
P-NUCLEO-IHM001，馬達控制 Nucleo 組合
製造商: ST Microelectronics
製造商: Infineon
製造商: Infineon
製造商: Infineon
XMC4400 3 phase Motor Control Kit
製造商: Infineon
製造商: ON Semiconductor
電源 MOSFET、IXYS HiPerFET™ X2 系列
製造商: IXYS
製造商: Wolfspeed
製造商: Arduino
製造商: Microchip
製造商: Microchip
製造商: HARTING
製造商: Phoenix Contact
製造商: Würth Elektronik
製造商: Murata
製造商: Würth Elektronik
製造商: TE Connectivity
製造商: Vishay
製造商: C&K
製造商: TE Connectivity
製造商: EPCOS
馬達控制品牌
其他馬達控制資源
馬達類型
一般而言，電動馬達是透過磁力來產生運動。共有兩大馬達類別：AC (交流電) 和 DC (直流電) 馬達。DC 馬達是最先發明問世的馬達，而且依然是最簡易的馬達形式。DC 馬達的驅動方式，是透過磁場內部的導體來傳送電流，藉此產生轉矩。DC 馬達的主要類型包括有刷 DC 和無刷 DC；其中有刷馬達的發電方式是連接電源兩極，在馬達與毛刷實體接觸時，提供正負電荷給換向器。
無刷馬達如名所示，並未配備任何毛刷，而是將永久磁鐵架設在馬達邊緣，因此不需要換向器、連接和刷毛。有刷馬達結構簡易且成本較低，但由於刷毛必須定期清潔與更換，因此需要較繁複的維護。但另一方面而言，無刷馬達在應用上會更為精準，因為其操作需要控制定位，而且附加價值是維護頻率極低或根本不需要維護。然而，凡事必有代價，無刷馬達的製造成本較高，所需的馬達控制器成本可能與馬達本身不相上下。
AC 馬達可分為兩大類：感應和同步馬達；以及第三種較罕見的類型 – 線性 AC 馬達。
從最基本的理論而言，AC 馬達包含兩個主要部分：馬達外部，亦稱為定子 – 馬達的靜態部分 – 外覆線圈在供應交流電的情況下產生旋轉磁場；馬達內部則是連接至軸柄的轉子，用於產生另一個旋轉磁場。線性馬達的操作原理與旋轉馬達相似，但內部是以直線配置動態和靜態部分 – 因此並不會旋轉，而是改以產生線性運動。
感應馬達的命名由來是因為扭矩是利用電磁感應的方式產生。這種操作方式常見於鼠籠式馬達或繞線轉子馬達。
同步馬達與感應馬達的不同之處在於：同步馬達是以線路頻率精確地同步運作。相反地，感應馬達則是仰賴感應電流來產生磁場，並且需要一些「滑動」(稍微緩慢的旋轉) 才能真正感應到電流。
選擇馬達的注意事項
在挑選馬達時，有許多必須留意的關鍵要素：
| 速度： | 您需要馬達以何種速度運轉？這會決定所需的速度控制類型。您是否需要大量的加速時間？ |
|---|---|
| 扭矩： | 旋轉力的測量是否通常是以 Nm (牛頓米) 為單位？ |
| 內建齒輪箱： | 內建齒輪箱可用於降低速度並增加扭矩。 |
| 功率需求： | 您所需要的額定功率為何？是用於滿載、正常負載或輕載？ |
| 額定功率： | 通常以瓦特 (W) 或馬力 (hp) 為額定單位。請查看一般操作和超載額定值。 |
| 電源： | 請查看電源要求：電壓和電流，或是特定的控制器。 |
| 機械配置： | 馬達大小和尺寸通常會依應用用途而定。整體尺寸、軸柄尺寸、安裝點和重量都必須列入考量。 |
