电机没有电刷时，通常采用无刷驱动技术，即无刷电机（如无刷直流电机BLDC或永磁同步电机PMSM）。这类电机通过电子换向器替代传统电刷的机械换向功能，结合永磁体与电磁场的相互作用实现驱动。以下是其核心驱动原理与关键技术：
一、无刷电机的结构基础
定子与转子角色反转：
定子：内置绕组线圈，通电后产生旋转磁场。
转子：安装永磁体（如钕铁硼磁铁），无需外部供电，随定子磁场旋转。
霍尔传感器或编码器：
嵌入转子附近，实时检测转子位置（如磁极角度），将信号反馈至控制器。
二、电子换向器的驱动逻辑
相位切换机制：
控制器根据转子位置信号，按预设顺序（如三相六步换相）为定子绕组通电。
例如，三相BLDC电机通过6个功率开关（如MOSFET或IGBT）组成逆变器，按“A+B-→A+C-→B+C-→…”等顺序切换电流方向，使定子磁场连续旋转。
磁场同步原理：
定子旋转磁场与转子永磁磁场保持固定角度差（如90°电角度），产生持续转矩。
角度差通过闭环控制（如PID算法）动态调整，确保转子紧跟磁场旋转。
三、关键驱动技术
脉宽调制（PWM）：
控制器通过PWM调节逆变器输出电压的占空比，控制电机转速与扭矩。
例如，高速时提高占空比以增加平均电压，低速时降低占空比以减少发热。
矢量控制（FOC）：
将三相电流分解为直轴（d轴）与交轴（q轴）分量，分别控制磁场强度与转矩。
实现高精度速度/位置控制，适用于机器人、数控机床等场景。
方波控制（六步换相）：
简化控制逻辑，通过检测霍尔信号直接切换相位，适用于低成本应用（如风扇、泵）。
四、无刷驱动的优势
高效低噪：
消除电刷摩擦与电火花，效率提升10%~15%，噪音降低5~10dB。
长寿命：
机械磨损仅限于轴承，寿命可达数万小时（电刷电机通常仅数千小时）。
高动态响应：
电子换向速度可达微秒级，适合快速启停场景（如无人机云台）。
维护简化：
无需定期更换电刷，降低维护成本。
五、典型应用场景
高速低噪场景：
无人机螺旋桨、高速离心机等需高转速且低噪音的设备。
高精度控制场景：
工业机器人关节、CNC机床主轴等需精确位置/速度控制的场景。
长寿命需求场景：
电动汽车驱动电机、家用电器（如空调压缩机）等需长期稳定运行的设备。