給定幾種由直流伺服，交流伺服和步進(jìn)電機(jī)組成的未識別電機(jī)，這些類型的電機(jī)之間的結(jié)構(gòu)差異是什么?在不揭示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，如何區(qū)分它們?

直流電動機(jī)

直流(直流)電動機(jī)是兩線制(電源和接地)連續(xù)旋轉(zhuǎn)電動機(jī)。當(dāng)您供電時，直流電動機(jī)將開始旋轉(zhuǎn)，直到斷開電源為止。大多數(shù)直流電動機(jī)都以高RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))運(yùn)行，例如計算機(jī)冷卻風(fēng)扇或無線電遙控車輪!

直流電動機(jī)的速度是通過脈寬調(diào)制(PWM)來控制的，脈寬調(diào)制是一種快速對電源進(jìn)行開和關(guān)的技術(shù)。循環(huán)使用開/關(guān)比率所花費(fèi)的時間百分比決定了電動機(jī)的速度，例如，如果以50%(半開，半關(guān))的功率循環(huán)，則電動機(jī)將以100%的一半速度旋轉(zhuǎn)(完全接通) )。每個脈沖是如此之快，以至于電機(jī)似乎連續(xù)旋轉(zhuǎn)而沒有卡死現(xiàn)象!

伺服電機(jī)

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

伺服電動機(jī)的位置可以比標(biāo)準(zhǔn)直流電動機(jī)更精確地控制，它們通常具有三根電線(電源，接地線和控制線)。伺服電機(jī)一直處于通電狀態(tài)，伺服控制電路可調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的功率。伺服電機(jī)設(shè)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(nèi)移動機(jī)械臂或機(jī)器人腿。

伺服電機(jī)不能像標(biāo)準(zhǔn)直流電機(jī)那樣自由旋轉(zhuǎn)。取而代之的是，來回旋轉(zhuǎn)角度限制為180度(左右)。伺服電動機(jī)接收代表輸出位置的控制信號，并向直流電動機(jī)供電，直到軸轉(zhuǎn)到由位置傳感器確定的正確位置為止。

PWM用于伺服電機(jī)的控制信號。但是，與直流電動機(jī)不同，正脈沖的持續(xù)時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針旋轉(zhuǎn)，而較短的脈沖將使軸逆時針旋轉(zhuǎn)。伺服控制脈沖通常每20毫秒重復(fù)一次，本質(zhì)上告訴伺服去向，即使那意味著保持在同一位置。

當(dāng)命令伺服系統(tǒng)移動時，即使外力對其施加壓力，它也會移動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(jī)

步進(jìn)電機(jī)本質(zhì)上是使用不同的電動化方法的伺服電機(jī)。在伺服電動機(jī)使用連續(xù)旋轉(zhuǎn)直流電動機(jī)和集成控制器電路的情況下，步進(jìn)電動機(jī)利用圍繞中央齒輪排列的多個齒狀電磁體來確定位置。

步進(jìn)電機(jī)需要外部控制電路或微控制器(例如，Raspberry Pi或Arduino)才能分別為每個電磁體通電，并使電機(jī)軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)電磁體“ A”通電時，它會吸引齒輪的齒并使其對齊，與下一個電磁體“ B”略有偏移。當(dāng)“ A”關(guān)閉且“ B”打開時，齒輪略微旋轉(zhuǎn)以與“ B”對齊，依此類推，圍繞圓圈，齒輪周圍的每個電磁體依次通電和斷電以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。從一個電磁體到另一個電磁體的每次旋轉(zhuǎn)都稱為“步進(jìn)”，因此可以通過完整的360度旋轉(zhuǎn)以精確的預(yù)定義步進(jìn)角旋轉(zhuǎn)電動機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)有兩種類型：單極或雙極。雙極電動機(jī)是步進(jìn)電動機(jī)中最堅固的類型，通常具有四或八根引線。它們內(nèi)部具有兩組電磁線圈，并且通過改變這些線圈中的電流方向來實現(xiàn)步進(jìn)。單極電動機(jī)可以通過5、6甚至8根導(dǎo)線來識別，也有兩個線圈，但每個線圈都有一個中心抽頭。單極電機(jī)可以步進(jìn)，而不必反轉(zhuǎn)線圈中的電流方向，從而使電子設(shè)備更簡單。但是，由于中心抽頭一次只能給每個線圈的一半通電，因此它們的扭矩通常比雙極小。

步進(jìn)電動機(jī)的設(shè)計提供了恒定的保持轉(zhuǎn)矩，而無需為電動機(jī)供電，并且，只要電動機(jī)在其極限范圍內(nèi)使用，就不會發(fā)生定位誤差，因為步進(jìn)電動機(jī)具有物理上預(yù)先定義的位置。

摘要

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

直流電動機(jī)

快速，連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)–用于需要以高RPM旋轉(zhuǎn)的任何物體，例如車輪，風(fēng)扇等。

伺服電機(jī)

快速，高扭矩，在有限的角度范圍內(nèi)精確旋轉(zhuǎn)–通常是步進(jìn)電機(jī)的高性能替代產(chǎn)品，但PWM調(diào)整的設(shè)置更為復(fù)雜。適用于機(jī)械臂/腿或方向舵控制等。

步進(jìn)電機(jī)

緩慢，精確的旋轉(zhuǎn)，易于設(shè)置和控制–在位置控制方面優(yōu)于伺服電機(jī)。在伺服機(jī)構(gòu)需要反饋機(jī)構(gòu)和支撐電路來驅(qū)動定位的情況下，步進(jìn)電機(jī)通過其旋轉(zhuǎn)特性以分?jǐn)?shù)增量進(jìn)行位置控制。適用于位置至關(guān)重要的3D打印機(jī)和類似設(shè)備。了解更多電機(jī)專業(yè)知識及技巧，可加入qq群136274082，業(yè)內(nèi)專業(yè)老師傅解答。