給定幾種由直流伺服，交流伺服和步進(jìn)電機組成的未識別電機，這些類(lèi)型的電機之間的結構差異是什么?在不揭示其內部結構的情況下，如何區分它們?

直流電動(dòng)機

直流(直流)電動(dòng)機是兩線(xiàn)制(電源和接地)連續旋轉電動(dòng)機。當您供電時(shí)，直流電動(dòng)機將開(kāi)始旋轉，直到斷開(kāi)電源為止。大多數直流電動(dòng)機都以高RPM(每分鐘轉數)運行，例如計算機冷卻風(fēng)扇或無(wú)線(xiàn)電遙控車(chē)輪!

直流電動(dòng)機的速度是通過(guò)脈寬調制(PWM)來(lái)控制的，脈寬調制是一種快速對電源進(jìn)行開(kāi)和關(guān)的技術(shù)。循環(huán)使用開(kāi)/關(guān)比率所花費的時(shí)間百分比決定了電動(dòng)機的速度，例如，如果以50%(半開(kāi)，半關(guān))的功率循環(huán)，則電動(dòng)機將以100%的一半速度旋轉(完全接通) )。每個(gè)脈沖是如此之快，以至于電機似乎連續旋轉而沒(méi)有卡死現象!

伺服電機

伺服電動(dòng)機通常由四部分組成：直流電動(dòng)機，齒輪組，控制電路和位置傳感器(通常是電位計)。

伺服電動(dòng)機的位置可以比標準直流電動(dòng)機更精確地控制，它們通常具有三根電線(xiàn)(電源，接地線(xiàn)和控制線(xiàn))。伺服電機一直處于通電狀態(tài)，伺服控制電路可調節驅動(dòng)電機的功率。伺服電機設計用于需要精確定義位置的更具體的任務(wù)，例如控制船舵或在一定范圍內移動(dòng)機械臂或機器人腿。

伺服電機不能像標準直流電機那樣自由旋轉。取而代之的是，來(lái)回旋轉角度限制為180度(左右)。伺服電動(dòng)機接收代表輸出位置的控制信號，并向直流電動(dòng)機供電，直到軸轉到由位置傳感器確定的正確位置為止。

PWM用于伺服電機的控制信號。但是，與直流電動(dòng)機不同，正脈沖的持續時(shí)間決定了伺服軸的位置，而不是速度。取決于伺服的中性脈沖值(通常約為1.5ms)將伺服軸保持在中心位置。增加該脈沖值將使伺服器順時(shí)針旋轉，而較短的脈沖將使軸逆時(shí)針旋轉。伺服控制脈沖通常每20毫秒重復一次，本質(zhì)上告訴伺服去向，即使那意味著(zhù)保持在同一位置。

當命令伺服系統移動(dòng)時(shí)，即使外力對其施加壓力，它也會(huì )移動(dòng)到該位置并保持該位置。伺服器將阻止其移出該位置，而伺服器可施加的最大阻力為該伺服器的扭矩額定值。

步進(jìn)電機

步進(jìn)電機本質(zhì)上是使用不同的電動(dòng)化方法的伺服電機。在伺服電動(dòng)機使用連續旋轉直流電動(dòng)機和集成控制器電路的情況下，步進(jìn)電動(dòng)機利用圍繞中央齒輪排列的多個(gè)齒狀電磁體來(lái)確定位置。

步進(jìn)電機需要外部控制電路或微控制器(例如，Raspberry Pi或Arduino)才能分別為每個(gè)電磁體通電，并使電機軸轉動(dòng)。當電磁體“ A”通電時(shí)，它會(huì )吸引齒輪的齒并使其對齊，與下一個(gè)電磁體“ B”略有偏移。當“ A”關(guān)閉且“ B”打開(kāi)時(shí)，齒輪略微旋轉以與“ B”對齊，依此類(lèi)推，圍繞圓圈，齒輪周?chē)拿總€(gè)電磁體依次通電和斷電以產(chǎn)生旋轉。從一個(gè)電磁體到另一個(gè)電磁體的每次旋轉都稱(chēng)為“步進(jìn)”，因此可以通過(guò)完整的360度旋轉以精確的預定義步進(jìn)角旋轉電動(dòng)機。

步進(jìn)電機有兩種類(lèi)型：?jiǎn)螛O或雙極。雙極電動(dòng)機是步進(jìn)電動(dòng)機中最堅固的類(lèi)型，通常具有四或八根引線(xiàn)。它們內部具有兩組電磁線(xiàn)圈，并且通過(guò)改變這些線(xiàn)圈中的電流方向來(lái)實(shí)現步進(jìn)。單極電動(dòng)機可以通過(guò)5、6甚至8根導線(xiàn)來(lái)識別，也有兩個(gè)線(xiàn)圈，但每個(gè)線(xiàn)圈都有一個(gè)中心抽頭。單極電機可以步進(jìn)，而不必反轉線(xiàn)圈中的電流方向，從而使電子設備更簡(jiǎn)單。但是，由于中心抽頭一次只能給每個(gè)線(xiàn)圈的一半通電，因此它們的扭矩通常比雙極小。

步進(jìn)電動(dòng)機的設計提供了恒定的保持轉矩，而無(wú)需為電動(dòng)機供電，并且，只要電動(dòng)機在其極限范圍內使用，就不會(huì )發(fā)生定位誤差，因為步進(jìn)電動(dòng)機具有物理上預先定義的位置。

摘要

這是一個(gè)復雜且有點(diǎn)爭議的領(lǐng)域的簡(jiǎn)要概述(尤其是關(guān)于步進(jìn)與伺服的優(yōu)缺點(diǎn)!)，但希望它可以幫助您根據自己的駕駛需求做出更明智的選擇!

直流電動(dòng)機

快速，連續旋轉的電動(dòng)機–用于需要以高RPM旋轉的任何物體，例如車(chē)輪，風(fēng)扇等。

伺服電機

快速，高扭矩，在有限的角度范圍內精確旋轉–通常是步進(jìn)電機的高性能替代產(chǎn)品，但PWM調整的設置更為復雜。適用于機械臂/腿或方向舵控制等。

步進(jìn)電機

緩慢，精確的旋轉，易于設置和控制–在位置控制方面優(yōu)于伺服電機。在伺服機構需要反饋機構和支撐電路來(lái)驅動(dòng)定位的情況下，步進(jìn)電機通過(guò)其旋轉特性以分數增量進(jìn)行位置控制。適用于位置至關(guān)重要的3D打印機和類(lèi)似設備。了解更多電機專(zhuān)業(yè)知識及技巧，可加入qq群136274082，業(yè)內專(zhuān)業(yè)老師傅解答。