無刷電機(jī)是一種采用電子換向技術(shù)替代傳統(tǒng)有刷電機(jī)中機(jī)械換向器和碳刷的直流電機(jī)。其發(fā)展可追溯至 1845 年英國(guó)物理學(xué)家惠斯頓申請(qǐng)的線性馬達(dá)專利，而 1962 年借助霍爾元件，實(shí)用化的直流無刷馬達(dá)正式問世，并隨后在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)上看，無刷電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子以及位置傳感器加電子換相電路三部分組成，其中轉(zhuǎn)子為永磁體，電樞繞組則分布在定子上。

無刷電機(jī)的工作原理是通過位置傳感器和電子開關(guān)電路，使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)始終保持垂直，以此產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在調(diào)速過程中，檢測(cè)到的端電壓信號(hào)會(huì)被送到數(shù)字信號(hào)處理器（簡(jiǎn)稱DSP），經(jīng)計(jì)算得出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，再與給定轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較后輸出脈沖寬度調(diào)制 （簡(jiǎn)稱PWM）信號(hào)，通過控制開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電流（電壓）大小，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的精確變化。

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，無刷電機(jī)可分為多種類型。按電機(jī)結(jié)構(gòu)，有內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)慣量小、啟動(dòng)和制動(dòng)性能好，適用于無人機(jī)、電動(dòng)工具等；外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)則扭矩慣量比大、低速穩(wěn)定性好，常用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電動(dòng)自行車等場(chǎng)景。按驅(qū)動(dòng)方式可分為方波驅(qū)動(dòng)和正弦波驅(qū)動(dòng)無刷馬達(dá)，前者控制簡(jiǎn)單、成本較低，后者運(yùn)行更平穩(wěn)、噪聲更低且效率更高。按冷卻方式有自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷和液體冷卻無刷馬達(dá)，分別適用于低功率、較大功率以及高功率密度且對(duì)溫度控制要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。按編碼器類型則可分為無傳感器和有傳感器無刷馬達(dá)，無傳感器類型通過軟件算法估算轉(zhuǎn)子位置以降低成本，有傳感器類型則使用霍爾傳感器或光電編碼器等精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，控制精度更高。

無刷電機(jī)由于沒有碳刷和機(jī)械換向器，避免了摩擦帶來的損壞，大幅提升了電機(jī)的使用壽命和可靠性；沒有電刷電阻的損耗，且磁場(chǎng)控制更精確，因此效率高于有刷電機(jī)；通過電子換向器可實(shí)現(xiàn)精確的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制和寬范圍調(diào)速，控制靈活性強(qiáng)，適用于精密控制場(chǎng)合；同時(shí)，沒有機(jī)械換向器運(yùn)行時(shí)的摩擦和火花，運(yùn)行噪聲更低。

憑借這些優(yōu)勢(shì)，無刷電機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療器械、航空航天、新能源汽車、家用電器、電動(dòng)工具等眾多領(lǐng)域。例如，在工業(yè)自動(dòng)化中用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床；在醫(yī)療器械中用于血液泵、呼吸機(jī)；在新能源汽車中作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為各行業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有力支持。