一、直流电机有刷与无刷的差异

在直流电机领域，有刷和无刷有着显著区别，主要体现在换向方式上。

有刷电机中，存在碳刷这一关键部件。在电机运行过程中，碳刷起着辅助绕组换向以实现转动的重要作用。然而，在转子绕组运转时，碳刷会不断被消耗，而且换向瞬间产生的电火花还会加速其损耗。

与之不同，无刷电机不存在碳刷这一零部件，自然也就避免了因碳刷损耗带来的问题。不过，无刷电机同样需要换向，只是它采用了电子元件来实现换向功能。从使用寿命来看，无刷电机由于没有碳刷损耗的困扰，其寿命明显更长，这也是无刷电机的一大显著优点。

那么，电机为何需要换向呢？这是因为电机只有不断进行换向，才能产生持续的驱动力，驱动转子运转。以无刷电机为例，其定子为线圈绕组，转子为永磁体。当线圈通电时，会产生磁力吸引永磁体运转。通过不停地切换导通绕组，永磁体就能持续运转下去。基于此，产生了“六步换向”控制理论。在任意时刻，三相无刷电机只有两相通电，另一相处于开路状态。三相两两通电，共有六种组合方式，按照一定顺序每60°（电气角度）变化一次，从而产生旋转的磁场，拉动永磁体转子随之转动。这里需要说明的是，60°指的是电气角度，一个电周期可能并不等同于一个完整的转子机械转动周期。

二、无刷直流电机“有感”与“无感”的区分

无刷电机的换向需要控制不同电子开关管的打开或关闭。无刷电机内部有三组线圈A、B、C，它们的排列组合导通存在六种状态，分别是A + B -、A + C -、B + C -、B + A -、C + A、C + B -。在某一段时间内，只会导通其中的两组线圈。那么，何时导通这两相绕组线圈呢？这就涉及到“有感”和“无感”的区别。

“有感”无刷电机内部集成了霍尔传感器。当转子处于电机不同位置时，霍尔传感器会输出对应的位置信号。控制电路接收到这些转子当前位置信号后，就能控制打开或关闭不同的电子开关管，给定子线圈通电，进而产生磁力吸引转子永磁体向下一个位置转动。

“无感”无刷电机则内部没有集成传感器，而是采用其他方式来检测转子位置。其中，常用的方法是“反电动势法”。反电动势比较法又可细分为“硬件比较”和“软件比较”。软件比较法相对较为耗费单片机的资源，程序也相对复杂，并且对检测时刻的要求十分严格；而硬件比较法不需要复杂的程序，只需关注硬件比较后的结果进行换向即可，不过会增加一定的硬件成本。

三、反电动势硬件比较法详解

要理解反电动势硬件比较法，首先需要明确“相电压”和“端电压”这两个概念。

当转子旋转时，会在定子绕组中产生感应电势，由于该感应电势的方向与绕组的通电电压方向相反，所以被称为反电动势。以无刷电机运转过程为例，以电机绕组共同连接点为电压基准点，观察未通电相绕组相电压的变化情况。在每两相绕组通电的时间段内，都对应着一个未通电绕组反电动势极性改变的点，也就是反电动势从正变为负或者从负变为正的点，这个点被称为过零点。利用反电动势的这一特性，只要我们能够准确检测出反电动势的过零点，并将其延迟30°，就可以确定需要换向的时刻。