在准备电赛的时候,我通常会发现手边有很多格式各样的电机,问了很多人都没能和我说明白这些个电机是什么,有什么特性,怎么驱动,所以我打算学习一下电机的分类。
本文主要记录了在电赛中所需要的电机相关知识,包括电机的种类、特点、驱动方式等等,今后不定期更新。
参考资料:
[野火EmbedFire]《电机应用开发实战指南—基于STM32》
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1、电机的分类与特点
1.1 直流电机
普通直流电机有我们熟悉的130马达
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这种是玩具四驱车用的微型直流电机,在做项目的时候一般不考虑这种玩具等级的电机。
此外有3420电机
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普通直流电机拥有很高的转速(数千转每分)、较低的价格等等优点。
这些电机本质上都是有刷直流电机,碳刷带来的缺点还是存在的,后面讲的无刷电机会有更大的优越性。
1.1.1 减速电机
即在普通电机的输出口接了一个齿轮组,将电机输出减速后再输出,这样可以获得较低的转速和更大的力矩。
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一般大小的减速电机长这样:
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还有迷你一点的300微型减速电机:
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行星电机
减速电机中有一类特殊的电机叫做行星电机,这里的行星指的是行星齿轮,使用这种齿轮的电机可以在减速的同时提高扭矩、降低负载的惯量,相比传统齿轮组更有优越性。
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(行星齿轮结构)
便宜的行星电机四五十一个,贵的能达到几百块一个。
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减速电机的转速比高速电机慢很多,一般是几转到几百转每分。
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1.1.2 无刷电机
无刷电机的内部没有碳刷,它是用半导体开关了实现电流方向变化。优势:寿命和性能要比有刷电机好,功耗更低,转速变化范围更大。劣势:控制方式更复杂。
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可以发现部分无刷直流电机的机座为正方形,与步进电机一样机座的边长有42MM、57MM、86MM等等规格。
1.2 步进电机
步进电机将脉冲信号转化为角位移或线位移,一个脉冲一般会让电机转动一步 步进电机有三类,区别如下:
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常见的步进电机有这些:
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这种是28BYJ48步进电机,市面上一般配合ULN2003驱动板使用。
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市场占有率最大的是两相混合式步进电机。
即我们常说的42步进电机、57步进电机、86步进电机等等。
便宜的42步进电机一般50左右一个,贵的能达到几百一个。
这里的42、57、86指的是正方形机座的边长。机座越大的步进电机会有更大的扭矩。42一般为0.3-1.0NM,57为1.0-3.0NM,86为3.0-12.0NM。
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1.3 伺服电机
伺服(servo)电机即加上了闭环控制系统的电机。与步进电机相似,伺服电机用脉冲来控制速度、位置,每接受到一个脉冲,就会转动相应的角度。
1.3.1 空心杯电机
空心杯电机指直流永磁伺服电机,也分为有刷、无刷两种。空心杯电机节能、灵敏、控制方便、运行稳定,技术十分先进,代表了电机的发展方向。
看起来很高级,但我找到了几块钱一个的
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大一点的有几百一个的
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1.3.2 舵机
舵机是一种常见的伺服减速电机,由小型直流电机、控制电路板,电位计和齿轮组构成,它根据输入PWM信号的占空比确定转动的角度,精度比步进电机稍差。 舵机按照转角分为90°、180°、270°和360°舵机。其中最常见的为180°舵机。
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舵机的不同型号主要差别在扭矩的不同,越大的舵机扭矩越大,价格也越贵。
注意!
360度舵机与其他的舵机不一样,其他舵机是由输入信号的占空比确定相对于原点的角度,但是360°舵机相当于无极变速的减速电机,是根据占空比确定方向和转动速度。就是说,给360°舵机一个PWM信号,他会按一定的转速一直转下去,而不会定在某一角度。
到这里其实你应该发现了,电机的分类其实很杂,各种词条可以互相搭配,所以我在这里整理了一份导图,更加清楚地理一下电机的种类。
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待补充部分:各种电机的驱动方式,常见驱动芯片,不同项目适合用什么电机。