目前市场上常见的伺服电机主要有步进伺服电机、直线伺服电机、直驱伺服电机和永磁同步伺服电机等，在这些伺服电机中，由于永磁同步伺服电机具有结构简单、体积小、宽调速范围、高效率、高可靠性、结构灵活多样等显著优点，其增速尤为迅猛。
早期国内外伺服电机检测，普遍采用的是硬布线继电器顺序控制逻辑，设备庞大，接线复杂，由于中间元器件多，故障率较高，容易造成检测设备的损坏。随着电子技术、控制技术、计算机技术的发展，集成化、通用化、模块化的思想引入，给伺服电机检测设备的设计与开发带来了契机。文献[1]根据通用化的思想和模块化的设计思路，采用三相整流、PWM等技术，设计了电机综合检测设备，分为检测控制台和检测试验台两部分，可实现电机运行时电压、电流、扭矩等性能指标的检测，解决了检测设备类型多以及资源浪费、测试人员负担重等问题。2015年吴智雄申请实用新型专利：一种伺服电机的检测设备。该设备解决了传统伺服电机检测设备都是与相应品牌相匹配，只能对对应的伺服电机进行检测的弊端，极大地节约了用户成本。以上这些伺服电机的检测，都是依托多种元器件与技术手段进行研发设计，体积庞大，挪动不便，主要用于各伺服电机生产厂家调试检测，或是返厂集中维修的检测，检测时间周期长，使用不便。
目前，伺服电机转子磁极位置检测技术主要有无位置传感器检测技术、嵌入式测量技术、外置传感器检测技术三种。
一、无位置传感器检测技术
无位置传感器检测技术是运用合理有效的数学解算方法，将电机控制或运动方程中与转子磁极位置相关的电信号进行解耦处理，估算出转子运动过程中的空间位置及速度，以此达到检测转子位置的目的。1988年L.A.Jones最早提出了采用状态观测器来预估转子磁极位置和转速的方法[2]，首次提出永磁同步电动机无位置传感器技术，它被认为是无传感技术的先河。1992年日本学者T.Furuhashi提出了利用滑膜状态观测器[3]估计无刷电机反电动势，此后该观测器的改进型被引入到交流伺服驱动系统中。在这些控制方法中，电机的起动问题以及在低速运行时的稳定性与控制精度一直都是难点，加之无位置传感器检测技术只能用于转子结构具备凸极性的伺服电机，应用面窄，很难实时观测电机运行过程中磁链矢量、励磁电感、漏感等参数的变化情况。
二、“嵌入式”位置检测技术
国外最早对“嵌入式”位置检测技术展开研究的是1993年美国R.D.Lorenz教授及其研究团队提出采用高频信号注入的方法进行永磁同步电机的低速和初始位置预估 [4-5]。2014年，重庆理工大学以彭东林教授为主的课题组提出了“嵌入式”位置检测技术[6-7]，该课题组提出一种由激励信号加载、感应信号输出及时栅控制器等三大模块组成的伺服电机转子磁极位置检测系统。这种方式具有绕线不均、结构复杂等缺点，无法真正实现在不破坏电机原有紧凑型机构的基础上进行电机转子位置的测量。2017年该课题组利用磁阻效应制成的磁敏元件代替了绕线式时栅测头作为感应元件，将电机永磁体转子作为时栅旋转磁场的发生元件。这种方法虽然解决了绕线不均、不破坏电机原有紧凑型机构、传感器无法同轴安装的问题，为位置检测提供了新思路，但是由于实现方法上的限制，很难保证电机在宽调速范围内稳定运行。
三、外置传感器检测技术
常见的位置传感器有霍尔型位置传感器、光电式编码器、旋转变压器等。
（一）霍尔位置传感器
霍尔位置传感器是根据霍尔效应制成的磁敏式传感器。霍尔位置传感器安装简单、体积小、成本低，但输出位置信号分辨率低，控制精度受限，而且霍尔元件长时间受热后磁性会减弱，使用寿命不长，不适用于高精度的伺服电机位置检测。
（二）光电编码器
光电编码器是一种通过光电转换，将机械、几何位移量转换成脉冲或数字量输出的高新技术，通常用于速度或位置的检测。文献[8]设计了以永磁同步电机和FPGA高速数据采集卡为核心的小型绝对式光电编码器精度自动检测系统。该系统能够实现编码器动、静态精度的自动检测，具有体积小、测量精度高、易操作的特点。因而得到了很好的应用，但是编码器码盘防护等级不高，容易震坏，虽然有较高的分辨率，但是维修频率高，从而影响整台设备质量可靠性。
（三）旋转变压器
旋转变压器不仅可用于检测旋转物体的绝对角位置，而且具有结构简单、精度高、可靠性强，耐高温、抗振动、防尘、耐油污、耐腐蚀、抗电磁干扰性强、寿命长、能够应用在各种恶劣的环境中等优点，因而广泛应用于可靠性要求高且工况恶劣的车载武器系统的伺服电机角位置及角速度检测中。文献[9]设计了一种通用的基于旋转变压器的转子磁极位置检测系统，可满足不同极数电动机的转子位置检测要求。
旋转变压器结构简单，内部只有定子和转子绕组，无其他的电子元器件，坚固耐用，因此，在伺服系统中，用旋转变压器作为位置传感器去检测电机转子的位置信号是目前应用最为广泛的检测方法。
四、小结
本文介绍了伺服电机的三种位置检测技术研究现状，虽然都有各自的优点，相比无位置传感技术，外置传感器技术可以通过传感器同步获取伺服电机上的各种状态参数，应用面宽，相比“嵌入式”位置检测技术，外置传感器技术不会破坏电机的内部结构，实现起来简单。
旋转变压器相比霍尔位置传感器能耐热、耐高强度的震动，不怕水和油污，使用寿命可以长达数十年，可靠性高。相比光电编码器，旋转变压器可以在非常恶劣环境的条件工作，可以运行在更高的转速下。所以，基于旋转变压器的伺服电机位置检测技术研究是下步研究方向。
参考文献：
[1]任哲平,牛春平,韩永.电机检测设备的通用化设计与实现[J]．车辆与动力技术，2013(1):54-58
[2]JONESLA,LANGJH. A.State Observer For The Permanent-Magnet Synchronous Motor[C]. International Society for Optics and Photonics,1988:374
[3]FURUHASHIT,SANGWONGWANICHS,OKUMAS.A Position and velocity Sensor Less Control for Brush Less DC Motors Using an Adaptive Sliding Mode Observer[J].Industry Applications IEEE Transactions on,1992,39(2):89
[4]YS.Jeong, R.D.Lorenz, T.M.Jahns, et al. Initial Rotor Position Estimation of an Interior Permanent Magnet Synchronous Machine Using Carrier-frequency Injection Meth-
[5]ods [J]. IEEE Transaction on Industry Applications, 2005,41(1):38-44H.Kim, KK.Huh, R.D.Lorenz. A Novel Method for Initial Rotor Position Estimat-ion for IPM Synchronous Machine Drives [J]. IEEE Transaction on Industry Applications, 2004,40(5):1369-1377
[6]王淑娴,吴治峄,彭东林等.永磁伺服电机嵌入式位置检测理论及误差分析[J].仪器械仪表学报,2017(10):2547-2554
[7]王淑娴,吴治峄,彭东林,李维诗等.具有位置检测功能的新型交流伺服电机研究[J].中国电机工程学报,2018(11):6692-6698
[8]姜铁征,万秋华,于海,赵长海,贾兴丹.小型绝对式光电编码器精度自动检测装备[J].仪表技术与传感器,2019,3:1-5
[9]夏加宽,姜昊驰,于爽.基于旋转变压器的多极电动机转子位置检测系统设计[J].电气技术,2016(1):11-14
