電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

這裡講的普通電機,步進電機,伺服電機指的是直流電的微型電機,平常我們接觸到的也以直流電的居多。電機的學問很深,本文只是為初學者大致講一下製作機器人常用的各種電機。

電機,俗稱“馬達”,是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機也稱(俗稱馬達),在電路中用字母“M”(舊標準用“D”)表示。它的主要作用是產生驅動轉矩,作為用電器或各種機械的動力源,發電機在電路中用字母“G”表示。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

普通直流電機

普通電機是我們平時間的比較多的電機,電動玩具,刮鬍刀等裡面都有。一般只有兩個引腳,用電池的正負極接上兩個引腳就會轉起來,然後電池得正負極再相反的接在兩引腳上電機也會向反轉。這種電機有轉速過快,扭力過小的特點,一般不直接用在智能小車上。

直流電動機 [1] 是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵3類,其中自勵又分為並勵、串勵和復勵3種。

當直流電源通過電刷向電樞繞組供電時,電樞表面的N極下導體可以流過相同方向的電流,根據左手定則導體將受到逆時針方向的力矩作用;電樞表面S極下部分導體也流過相同方向的電流,同樣根據左手定則導體也將受到逆時針方向的力矩作用。這樣,整個電樞繞組即轉子將按逆時針旋轉,輸入的直流電能就轉換成轉子軸上輸出的機械能。由定子和轉子組成,定子:基座,主磁極,換向極,電刷裝置等;轉子(電樞):電樞鐵心,電樞繞組,換向器,轉軸和風扇等。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

減速電機

減速電機就是普通電機加上了減速箱,這樣便降低了轉速,增加了扭力,使得普通電機有的更廣泛的使用空間。減速電機是指減速機和電機(馬達)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。

通常由專業的減速機生產廠進行集成組裝好後成套供貨。減速電機廣泛應用於鋼鐵行業、機械行業等。使用減速電機的優點是簡化設計、節省空間。第二次世界大戰後,軍事電子裝備的迅速發展促進了美國、蘇聯等國家微型減速電機,直流減速電機的開發和生產。隨著減速電機行業的不斷髮展,越來越多的行業和企業運用到了減速電機,也有一批企業進入到了減速電機行業。當前,在世界微型減速電機,直流減速電機市場上,德、法、英、美、中、韓等國保持領先水平。中國微型減速電機,直流減速電機產業創建於20世紀50年代,從為滿足武器裝備配套需要開始,歷經仿製、自行設計、研究開發、規模製造階段,已形成產品開發、規模化生產、關鍵零部件、關鍵材料、專用製造設備、測試儀器等配套完整、國際化程度不斷提高的產業體系。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

智能小車底盤

減速電機一般都是用智能小車上,而對於電機的控制一般都用H橋方案(詳細點這裡),L298芯片就是這種原理。

而調速一般採用PWM(脈寬調製)機制,單片機利用定時器控制產生佔空比可變的 PWM 波或者直接硬件PWM輸出不同大小的波形來控制小車整體速度。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

步進電機

步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到一個脈衝信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解


電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

舵機和伺服電機

舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機,經由電路板上的 IC判斷轉動方向,再驅動無核心馬達開始轉動,透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當舵機轉動時電阻值也會隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。

廠商所提供的舵機規格資料,都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是 kg/cm,意思是在擺臂長度 1 公分處,能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念,因此擺臂長度愈長,則扭力愈小。速度的單位是 sec/60°,意思是舵機轉動 60°所需要的時間。

伺服電機又稱執行電動機,在自動控制系統中,用作執行元件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

電機的選型和區別,帶你去一一瞭解

伺服主要靠脈衝來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈衝,就會旋轉1個脈衝對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈衝的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈衝,這樣,和伺服電機接受的脈衝形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。 關注我瞭解更多機械知識,帶你成為機械工程師。共同進步,一起學習,一起探討,有問題可以私信我哦

直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。


分享到:


相關文章: