步进电机的无处不在之谜揭秘它背后的无刷技术

导语：在电机控制领域，无刷电机是最为广泛应用的类型之一。现在，让我们一起探索生活中无处不在的无刷电机，了解其背后的故事。

电机历史始于19世纪初的电磁现象发现，并逐渐成为工业化时代电子系统中的重要组成部分。随着技术发展，工程师们发明了多种类型的电机，如直流、感应和同步电机。其中，无刷永磁同步(PMSM)型号历史悠久，但最初由于启动和变速困难，只在具有昂贵控制设备的大规模工业中得到应用。然而，随着强大的永磁体改进以及人们对节能意识的提升，无刷电机会继续获得快速发展。

直流有刷与无刷差异

直流有刷（通常简称）因可控性高、效率高且易小型化而常用。相比之下，无刷不需要换向器和刃片，因而使用寿命更长、维护容易且噪音低。此外，它结合了直流可控性的优势并提供了较高结构自由度，使其适合嵌入式设备。这一系列优势使得无刷電機应用范围扩大，现在已广泛用于工业设备、办公自动化及家用产品上，其市场需求持续增长。

图1 直流有刃與無刃電機結構對比

虽然直流無刃與永磁同步電機基本相同，但它同時也是一個家族（包含PMSM和步進電機）以及獨立的一種類型。在不同的運轉方式下，可進行多種分類，如圖所示：

图2 直流無刃電機分類

無刃電機運作原理

當工作時，一個永久磁體被用作轉子，而線圈則被定義為固定側。一旦外部逆變系統根據旋轉情況將電流量入線圈切換，就可以實現無需維護的地方。在這樣的情況下，用戶可以選擇三種方法來檢測轉子的位置：一是通過檢測交流信號；二是霍爾傳感器法；三是在感應過程中通過檢測產生的感應壓力變化來判斷位置，這是一種適用於無感知技術的一種方法。