在無(wú)刷電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，我們常常會(huì)遇到這樣的困惑：為什么可以通過(guò)感應(yīng)電壓來(lái)知曉轉(zhuǎn)子的位置呢？這一問(wèn)題涉及到無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的關(guān)鍵知識(shí)，下面我們將進(jìn)行詳細(xì)的探討。

在為無(wú)刷電機(jī)選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)有些驅(qū)動(dòng)器的規(guī)格書(shū)上標(biāo)注了 “無(wú)傳感器控制”。以往我們認(rèn)為驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)必須依靠轉(zhuǎn)子位置傳感器，但這類驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)的卻是感應(yīng)電壓，而非位置傳感器的信息。這里所說(shuō)的感應(yīng)電壓，是指手動(dòng)旋轉(zhuǎn)無(wú)刷電機(jī)的曲軸時(shí)，繞組端子上產(chǎn)生的電壓。那么，僅僅通過(guò)檢測(cè)該感應(yīng)電壓，為何就能確定轉(zhuǎn)子的位置呢？

實(shí)際上，部分無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器具備無(wú)傳感器控制功能，無(wú)需使用霍爾元件等位置傳感器就能使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，通過(guò)感應(yīng)電壓的波形，尤其是檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)來(lái)估測(cè)轉(zhuǎn)子位置的方式，應(yīng)用十分廣泛。

接下來(lái)，我們從感應(yīng)電壓的產(chǎn)生原理入手，來(lái)解釋它與轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系。感應(yīng)電壓是由電磁感應(yīng)現(xiàn)象在線圈（繞組）兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差。當(dāng)通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)排斥這種變化、試圖保持原磁通量的磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生電壓。例如，當(dāng)磁體（N 極）靠近線圈時(shí)，線圈內(nèi)向右的磁通量增加，此時(shí)線圈會(huì)試圖產(chǎn)生一個(gè)向左的磁場(chǎng)來(lái)抑制這種增加，產(chǎn)生左向磁場(chǎng)的電流方向遵循右手定則，并在線圈兩端產(chǎn)生相應(yīng)極性的電壓。反之，當(dāng)磁體遠(yuǎn)離線圈時(shí)，磁通量減少，會(huì)產(chǎn)生增加磁通量的電流和電壓。

該線圈兩端產(chǎn)生的電壓大小與磁通量變化的大小成正比，感應(yīng)電壓（Vbemf）可以用磁通量的微分來(lái)表示。公式中線圈匝數(shù) n 表明，感應(yīng)電壓的大小與匝數(shù)成正比。如果 N 極為正極，且電壓的參照物為圖中線圈的左側(cè)端子，則公式中的磁通量 Φ 為負(fù)值。

將這種感應(yīng)電壓的產(chǎn)生現(xiàn)象應(yīng)用到電機(jī)工作中，當(dāng)由永磁體組成的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，穿過(guò)定子的磁通量會(huì)發(fā)生變化。例如，在轉(zhuǎn)子的某個(gè)位置，線圈 A 的齒槽與 S 極相對(duì)，磁通沿 S 極方向穿過(guò)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒槽 A 與 S 極相對(duì)的面積減少，穿過(guò)線圈的磁通量也隨之減少。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到特定位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量變?yōu)榱?。可?jiàn)，對(duì)于電機(jī)而言，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，與線圈（齒槽）相對(duì)的磁體的磁極和磁通密度不斷變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

了解了感應(yīng)電壓的產(chǎn)生原理后，我們來(lái)探討轉(zhuǎn)子位置與感應(yīng)電壓波形之間的關(guān)系。要明確轉(zhuǎn)子位置，需要一個(gè)參照物。在驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)時(shí)，我們之所以要知道轉(zhuǎn)子的位置，是為了利用該信息來(lái)決定在何處產(chǎn)生繞組磁場(chǎng)。因?yàn)闊o(wú)刷電機(jī)是利用轉(zhuǎn)子的永磁體和繞組磁場(chǎng)之間的引力 / 斥力來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的，所以必須知道應(yīng)該在永磁體的哪個(gè)位置產(chǎn)生繞組磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子位置的參照物是繞組，具體指的是轉(zhuǎn)子的永磁體與定子繞組之間的相對(duì)位置（角度）。

假設(shè)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁波形為正弦波勵(lì)磁波形，當(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于繞組旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，穿過(guò)繞組（齒槽）的磁通量會(huì)發(fā)生變化，感應(yīng)電壓也會(huì)相應(yīng)改變。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于特定位置時(shí)，齒槽的磁通量為零；隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁通量會(huì)呈正弦波增長(zhǎng)或減少。通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓，而感應(yīng)電壓是齒槽中磁通量變化量（微分）的負(fù)值。

從上述內(nèi)容可以看出，轉(zhuǎn)子的位置、齒槽中的磁通量、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁通量的變化以及由此產(chǎn)生的感應(yīng)電壓之間存在著固定的關(guān)系。這就是為什么我們可以通過(guò)感應(yīng)電壓來(lái)確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于繞組的位置。例如，當(dāng)檢測(cè)到感應(yīng)電壓由負(fù)變正的過(guò)零點(diǎn)時(shí)，就可以知道此時(shí)轉(zhuǎn)子相對(duì)于繞組（齒槽）處于特定位置。理論上，我們也可以推測(cè)出其他轉(zhuǎn)子位置，但需要克服一些問(wèn)題，如感應(yīng)電壓的大小會(huì)隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化、永磁體的磁通分布變化會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電壓波形變化等。使用比較器電路可以較為容易地檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)。

作為轉(zhuǎn)子位置的參考，三相星形連接時(shí) U 相、V 相、W 相的感應(yīng)電壓及在過(guò)零點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子位置（轉(zhuǎn)子左轉(zhuǎn)時(shí)）具有重要的參考價(jià)值。

綜上所述，無(wú)刷電機(jī)的感應(yīng)電壓是由穿過(guò)繞組（齒槽）的磁通量的變化產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子位置以繞組（齒槽）為參照物，穿過(guò)繞組（齒槽）的磁通量由轉(zhuǎn)子的位置決定，通過(guò)觀察感應(yīng)電壓波形，我們就能知道轉(zhuǎn)子相對(duì)于繞組的位置。