電動機(Motor)是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場并作用于轉子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機,電力系統中的電動機大部分是交流電機,可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉動。
電機控制是指,對電機的啟動、加速、運轉、減速及停止進行的控制。根據不同電機的類型及電機的使用場合有不同的要求及目的。對于電動機,通過電機控制,達到電機快速啟動、快速響應、高效率、高轉矩輸出及高過載能力的目的。
這里所說的普通電機、舵機、步進電機、伺服電機是指直流微電機,平時我們接觸的也多是直流電機。電動機,別名“馬達”,就是指根據電磁感應定律保持電磁能的變換或傳送的這種電磁感應設備。電機也稱(別名電機),在電源電路連用英文字母“M”(舊規范用“D”)表達。其主要功能是產生驅動扭矩,用作電器或各種機器的動力源。發電機由電路中的字母“G”表示。
普通電機
普通電機是我們平時見得比較多的電機,電動玩具,刮胡刀等里面都有,一般為直流有刷電機。這種電機有轉速過快、扭力過小的特點,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,然后電池得正負極再相反的接在兩引腳上電機將會反向轉動。
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,使得普通電機有更廣泛的使用空間。
舵機
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。
舵機廠商提供的規格資料,通常都會包含外形尺寸(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。
步進電機
步進電機是將電脈沖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、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,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。可以通過控制脈沖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沖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。
伺服電機
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。
伺服電機主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,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。
伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類。
交流伺服電機分為異步型交流伺服電動機、同步型交流伺服電動機兩類。
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,調速范圍寬,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。因此它可以用于對成本敏感的普通工業和民用場合。
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