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认识电机

电机是一种可以在电能和机械能之间相互转换的设备。例如,发电机将机械能转换为电能,而电机将电能转换为机械能。电机被广泛使用。当我们谈论电机时,我们更多地讨论电机。

电机的分类可根据工作电源类型、结构和工作原理、启动和运行模式、使用和运行速度进行划分。在实际应用中,工程师往往根据电机的特性进行划分。比如直流电机对速度要求高,步进电机对精度要求高。

包括直流有刷电机、直流有刷减速电机、直流无刷电机和直流无刷减速电机。

普通直流电机和直流减速电机的区别:是否有减速齿轮组,齿轮组的作用是提供低速、大扭矩,不同的速度比也会提供不同的速度和扭矩,可以提高减速电机的利用率。因此,当普通直流电机空载时,电机的转速由电压决定;直流减速电机的转速由齿轮组和电压决定。

(减速电机齿轮箱)

刷电机和无刷电机有区别:有无碳刷电机。 刷电机需要线圈和换向器旋转,磁钢和碳钢不旋转,线圈电流方向的交替变化由电机旋转的换向器和刷完成。无刷直流电机采用半导体开关装置实现电子换向,用电子开关装置代替传统的接触式换向器和电刷。

(左为刷电机,右为无刷电机)

步进电机是一种开环控制电机,可将脉冲信号转换为角位移或线位移。

在低频空载下,脉冲是一步,可以准确控制旋转角度。根据结构,可分为反应式、永磁式和混合式。

另外,按定子上绕组可分为二相、三相、五相等系列,但二相占市场份额最大。

步进电机的命名通常基于其外框尺寸,如42步进电机、57步进电机和86步进电机。由于混合步进电机一般为方形,如果为42步进电机,则外框尺寸为42步进电机mm*42mm。

伺服电机,可理解为绝对服从控制电机。分为直流和交流伺服电机两大类。其主要特点为当信号电压为0时无自转现象,转速随着转矩增加而匀速下降。

1.直流伺服电机的特点

当输入的电枢电压保持不变时,电机的转速随电磁转矩的变化而变化

直流电机在一定电磁转矩(或负载转矩)下的稳定转速随电枢控制电压的变化而变化

从原来的稳定状态到新的稳定状态,有一个过渡过程,即直流电机的动态特性。

2.交流伺服电机的特性

无刷和换向器,工作可靠,维护要求低

定子绕组散热更方便

惯性小,容易提高系统的快速性

适用于高速大力矩工作状态

常见的伺服电机由小型直流电机、控制电路板、电位计和齿轮组成,可根据信号类型、齿轮和用途进行分类。可分为90个°、180°、270°、360°舵机,其中180°舵机最常见。

分为模拟信号和数字信号舵机

模拟舵机:无MCU微控制器,模拟电路,同一舵机之间会有性能差异

数字舵机:由MCU控制器一般采用算法优化,性能相对较好

齿轮分类:分为金属齿轮舵机和塑料齿轮舵机。

金属齿轮舵:适用于大扭力和高速场合

塑料齿轮舵机:成本低,适用于中低扭矩场合。

电机要想转起来,需要驱动器的作用。

直流刷电机由H桥电路驱动,核心电路H桥加上一些必要的外围电路,共同形成直流刷电机驱动。H桥梁本身可用作集成电路或分立元件。H桥一般用于中小功率需求的应用,或对电路面积有要求的情况。分立元件形式的H桥通常用于大功率或超大功率需求的应用,主要由MOSFET或IGBT晶体管组成。不过MCU引脚不能直接驱动MOS等元件,需要加专用MOS管驱动芯片

经典的直流刷电机驱动芯片L298N

无刷电机也由H桥驱动,但电机的每一相都由同一半桥电路驱动。三相无刷电机总共需要三个半桥,而不是使用全桥电路,而不是由直流刷电机驱动。

分类也分为集成电路形式和分立元件形成,但由于无刷电机需要更换操作,甚至分立元件形式只独立于半桥电路。

步进电机不能直接工作到直流或交流电源,必须连接到专用驱动器才能正常使用。控制器将步进脉冲和方向信号发送到步进电机驱动器,驱动器将控制器发来的步进脉冲信号转换为激励步进电动机旋转所需的功率信号。步进电机驱动器通常具有细分功能,可以细分步距角和电流,从而实现更准确的控制和更低的噪声振动。

伺服电机驱动器是伺服系统的一部分,用于驱动和控制伺服电机。伺服电机驱动器接收和放大控制系统的命令信号,并将电流传输给伺服电机,以产生与命令信号成正比的运动。这些命令信号通常控制伺服电机的位置、速度和扭矩,以实现高精度传动系统的定位。附着在伺服电机上的传感器将电机的实际状态反馈给伺服驱动器,将实际电机状态反馈给伺服驱动器,将反馈电机状态与控制系统的命令状态进行比较。然后驱动器改变电压、频率或脉冲宽度,以纠正任何偏离命令的状态。

参考:野火电机参考手册:

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