通俗講解：電機(jī)的分類與應(yīng)用

時(shí)間：2021-08-19 15:07:55

關(guān)鍵字：電機(jī)

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[導(dǎo)讀]很多工程師（包括本編）長(zhǎng)期都沒有弄清楚無刷電機(jī)和有刷電機(jī)有什么區(qū)別？同步電機(jī)和異步電機(jī)有什么區(qū)別？伺服電機(jī)是否都是交流電機(jī)？伺服電機(jī)是否都是同步電機(jī)？步進(jìn)電機(jī)屬于直流電機(jī)還是交流電機(jī)？舵機(jī)是否屬于伺服電機(jī)？……?先賢曾經(jīng)說過：知識(shí)如果不系統(tǒng)，那和段子有什么區(qū)別？但是圣賢書上那長(zhǎng)篇...

很多工程師（包括本編）長(zhǎng)期都沒有弄清楚無刷電機(jī)和有刷電機(jī)有什么區(qū)別？同步電機(jī)和異步電機(jī)有什么區(qū)別？伺服電機(jī)是否都是交流電機(jī)？伺服電機(jī)是否都是同步電機(jī)？步進(jìn)電機(jī)屬于直流電機(jī)還是交流電機(jī)？舵機(jī)是否屬于伺服電機(jī)？……?

先賢曾經(jīng)說過：知識(shí)如果不系統(tǒng)，那和段子有什么區(qū)別？

但是圣賢書上那長(zhǎng)篇大論的文字，那故弄玄虛的術(shù)語，那似是而非的解釋，真是看得人云里霧里。

小編也曾在網(wǎng)上搜了很久，沒有找到比較系統(tǒng)講解從電機(jī)構(gòu)造和原理上分類的，于是自己費(fèi)了好多功夫查詢整理出來一份。

本文嘗試用平俗的語言來解釋系統(tǒng)性的知識(shí)，并采用大量的動(dòng)畫和圖片生動(dòng)形象的來表達(dá)晦澀的知識(shí)。

由于本人知識(shí)有限，難免出現(xiàn)很多紕漏錯(cuò)誤，請(qǐng)各位專家達(dá)人指正，請(qǐng)不吝賜教。

1. 一張圖說清電機(jī)基本種類

2. 直流電機(jī)——有刷電機(jī)

讀過中學(xué)物理的學(xué)霸學(xué)渣都知道，為了研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)受力的那點(diǎn)事，我們把左手都練成了斷掌，這也正是直流電機(jī)的原理。

所有電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，在直流電機(jī)中，為了讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，需要不斷改變電流方向，否則轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)半圈，這點(diǎn)就像自行車腳踏板。

所以直流電機(jī)需要換向器。

廣義的直流電機(jī)包括有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。

有刷電機(jī)又稱直流電機(jī)或碳刷電機(jī)，常說的直流電機(jī)就是指有刷直流電機(jī)，它采用機(jī)械換向，外部磁極不動(dòng)內(nèi)部線圈(電樞)動(dòng)，換向器和轉(zhuǎn)子線圈一起旋轉(zhuǎn)，電刷和磁鐵都不動(dòng)，于是換向器和電刷摩擦摩擦，完成電流方向的切換。（視頻傳送門）。

有刷電機(jī)缺點(diǎn)：

1、機(jī)械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦、電磁干擾、噪聲大、壽命短。

2、可靠性差、故障多，需要經(jīng)常維護(hù)。

3、由于換向器存在，限制了轉(zhuǎn)子慣量，限制了最高轉(zhuǎn)速，影響了動(dòng)態(tài)性能。

既然它這么多缺點(diǎn)為什么還被普遍應(yīng)用，因?yàn)樗ちΩ?、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易維護(hù)（即換碳刷）、便宜。

2. 直流電機(jī)——無刷電機(jī)無刷電機(jī)在某些領(lǐng)域也稱直流變頻電機(jī)（BLDC），它采用電子換向（霍爾傳感器），線圈(電樞)不動(dòng)磁極動(dòng)，此時(shí)永磁鐵可以在線圈外部也可以在線圈內(nèi)部，于是有了外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)之分。

無刷電機(jī)構(gòu)造與永磁同步電機(jī)相同。

不過，單個(gè)的無刷電機(jī)不是一套完整的動(dòng)力系統(tǒng)，無刷基本必須通過無刷控制器也就是電調(diào)的控制才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)。

真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器（也就是電調(diào)）。

一般地，無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是方波，另一種是正弦波。

有時(shí)候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。（視頻傳送門）

無刷電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同，有可以分為內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。

內(nèi)轉(zhuǎn)子都是三相的，價(jià)格較貴。

外轉(zhuǎn)子通常使用的是單相的，價(jià)格親民，大批量生產(chǎn)已經(jīng)接近碳刷電機(jī)，因此近年來得到廣泛應(yīng)用。

外轉(zhuǎn)子三相的價(jià)格已經(jīng)接近內(nèi)轉(zhuǎn)子的價(jià)格。?

嗯，猜都能猜到，有刷電機(jī)的缺點(diǎn)就是無刷電機(jī)的有點(diǎn)。

它具有高效率、低能耗、低噪音、超長(zhǎng)壽命、高可靠性、可伺服控制、無級(jí)變頻調(diào)速（可達(dá)很高轉(zhuǎn)速）等優(yōu)點(diǎn)，它相對(duì)比有刷直流電機(jī)體積小的多，控制比異步交流電機(jī)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大過載能力強(qiáng)，至于缺點(diǎn)嘛……就是比有刷的貴、不好維護(hù)。

2. 直流電機(jī)——調(diào)速原理

直流電機(jī)的調(diào)速：所謂調(diào)速，即通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得所需扭矩。

直流（有刷）電機(jī)通過調(diào)節(jié)電壓、串接電阻、改變勵(lì)磁都可以調(diào)速，但是實(shí)際以調(diào)節(jié)電壓最為方便也最為常用，目前主要使用PWM調(diào)速，PWM其實(shí)就是通過高速的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)直流的調(diào)壓，一個(gè)周期內(nèi)，開的時(shí)間長(zhǎng)，平均電壓就高，關(guān)的時(shí)間長(zhǎng)，平均電壓就低，調(diào)起來很方便，只要開關(guān)速度夠快，電網(wǎng)的諧波就少，且電流更為連續(xù)。

但是電刷和換向器長(zhǎng)期磨損，同時(shí)在換向的時(shí)候有巨大的電流變化，非常容易產(chǎn)生火花，換向器和電刷限制了直流電動(dòng)機(jī)的容量和速度，使得直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速遇到了瓶頸。

對(duì)于無刷直流電機(jī)，調(diào)速的時(shí)候表面上只控制了輸入電壓，但電機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)（無刷直流電機(jī)本身自帶轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器等轉(zhuǎn)子位置信號(hào)獲取裝置，使用此裝置的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來控制變壓變頻調(diào)速裝置的換相時(shí)刻）自動(dòng)根據(jù)變壓控制了頻率，用起來和直流（有刷）電機(jī)幾乎一樣，非常方便。

由于轉(zhuǎn)子采用永磁體，不需要專門的勵(lì)磁繞組，在同等容量的情況下，電機(jī)體積更小，重量更輕，效率更高，結(jié)構(gòu)更緊湊，運(yùn)行更可靠，動(dòng)態(tài)性能更好，在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。

3. 三相交流電機(jī)——異步電機(jī)

交流電機(jī)分為同步電機(jī)和異步電機(jī)，同步電機(jī)多用于發(fā)電機(jī)，異步電機(jī)多用于電動(dòng)機(jī)。

電機(jī)的外殼是定子，定子上有三相對(duì)稱交流繞組，由于三相電順序變化，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度就是同步轉(zhuǎn)速。

同步轉(zhuǎn)速n=60f/p，f是頻率，p是極對(duì)數(shù)，比如對(duì)于接入國(guó)家電網(wǎng)50Hz的2極電動(dòng)機(jī)（即極對(duì)數(shù)為1對(duì)），那么轉(zhuǎn)速n=60*50/1=3000r/min。

同理，4極，6極，8極電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500，1000,750? 。

異步電機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子為閉合線圈，比如鼠籠式。

轉(zhuǎn)子線圈將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，最后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣轉(zhuǎn)子就變成了一個(gè)電磁鐵，將跟隨定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必然＜定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣才能切割磁感線。

即轉(zhuǎn)子的異步轉(zhuǎn)速＜同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)存在轉(zhuǎn)速差，所以稱之為異步電機(jī)。

不同廠家生產(chǎn)的異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速略有差異，2極電機(jī)約2800 r/min，4極，6極，8極異步約為1400 ,950 ,700 。

異步電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)速高，有負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速下降。

異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠?jī)r(jià)格便宜，得到廣泛應(yīng)用。

3. 三相交流電機(jī)——同步電機(jī)同步電機(jī)：

如果讓轉(zhuǎn)子速度=定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度，就成為了同步電機(jī)，此時(shí)就需要把定子變成一個(gè)電磁鐵或永磁鐵，即給定子通電，此時(shí)不需要再切割磁感線就能旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度相同，即形成同步電機(jī)。??????

同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比異步電機(jī)復(fù)雜，價(jià)格高，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用不如異步電機(jī)廣泛，主要用作發(fā)電機(jī)上，現(xiàn)在火電站，水電站、汽輪機(jī)、水輪機(jī)基本都是同步電機(jī)。

3. 三相交流電機(jī)——異步電機(jī)的調(diào)速

異步電機(jī)的調(diào)速：理論上異步電動(dòng)機(jī)控制交流電頻率、電壓、或者轉(zhuǎn)子的電阻、電機(jī)的磁極分布都可以調(diào)速，但是實(shí)際上實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速用調(diào)節(jié)頻率和電壓的方法實(shí)現(xiàn)。

由于調(diào)壓調(diào)速范圍不大，一般只能用在調(diào)速要求不高的場(chǎng)合，應(yīng)用并不廣泛。??????

?變頻調(diào)速：說到變頻，大家可能都聽說過。

變頻調(diào)速的全稱是變壓變頻調(diào)速（VVVF），也就是在改變頻率的時(shí)候改變電壓，這樣異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍就足夠大了。

變頻器可以分為兩個(gè)大類：交交變頻和交直交變頻。

交-交變頻：將交流電直接通過電力電子器件變換為另一個(gè)頻率的交流電，最高輸出頻率不能超過輸入頻率的一半，所以一般只用在低轉(zhuǎn)速、大容量的系統(tǒng)中，可以省去龐大的齒輪減速箱。

交-直-交變頻器將交流電先整流變成直流，再通過逆變器變成可控頻率和電壓的交流，配合PWM技術(shù)，這種變頻器可以實(shí)現(xiàn)大范圍的變壓變頻。

對(duì)于電動(dòng)汽車來講，異步電動(dòng)機(jī)皮實(shí)耐用，過載能力強(qiáng)，控制算法又如此成熟，完全可以拿來用。

3. 三相交流電機(jī)——同步電機(jī)的調(diào)速

同步電機(jī)的調(diào)速：同步機(jī)沒有轉(zhuǎn)差率，在結(jié)構(gòu)確定的情況下，控制電壓不能改變轉(zhuǎn)速，所以在變頻器出現(xiàn)之前，同步電動(dòng)機(jī)是完全不能調(diào)速的。

變頻器的出現(xiàn)讓交流同步電動(dòng)機(jī)也有了巨大的調(diào)速范圍，因其轉(zhuǎn)子也有獨(dú)立勵(lì)磁（永磁體或者電勵(lì)磁），其調(diào)速范圍要比異步電動(dòng)機(jī)更寬，同步電動(dòng)機(jī)煥發(fā)了新的生機(jī)。???????

同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)可以分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速。

對(duì)于他控變頻調(diào)速，和異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速類似，也可以根據(jù)其數(shù)學(xué)模型采用SVPWM等控制方式來實(shí)現(xiàn)控制，其性能還要優(yōu)于普通交流異步電動(dòng)機(jī)。

自控變頻同步電動(dòng)機(jī)在發(fā)展過程中曾經(jīng)有多種名字，比如無換向器電機(jī)；當(dāng)采用永磁體且輸入三相正弦波時(shí)，可以稱為正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)；而如果輸入方波，那么就可以稱為梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)，沒錯(cuò)，這就是類似于之前說的的無刷直流機(jī)（BLDM），大家是不是感覺饒了個(gè)大圈有轉(zhuǎn)回去了，但是你現(xiàn)在對(duì)于變頻變速的理解一定更深一步了，所以無刷直流電機(jī)時(shí)采用直流輸入，但是使用了同步電機(jī)的變頻技術(shù)（結(jié)構(gòu)與永磁同步電機(jī)相同），在Model3上就采用了直流無刷電機(jī)。

4. 單相交流異步電機(jī)——單相交流串勵(lì)電機(jī)（有刷）

單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，俗稱串勵(lì)電機(jī)或通用電機(jī)(UniversalMotor國(guó)外叫法，因交直流通用而得名)，電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)在一起工作。

單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)又叫做交直流兩用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，它既可以使用交流電源工作，也可以使用直流電源工作。

單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是由于它轉(zhuǎn)速高、起動(dòng)力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉(zhuǎn)、適用電壓范圍很廣，可以用調(diào)壓的方法來調(diào)速，簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。

因而在電動(dòng)工具中得到廣泛的應(yīng)用，如角磨機(jī)、手電鉆等。

單相串勵(lì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)同直流串勵(lì)電機(jī)十分相似，主要的區(qū)別在于單相串勵(lì)電機(jī)的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成，而直流的磁極既可以由疊壓而成，又可以做成整體結(jié)構(gòu)。

單相串勵(lì)電機(jī)的調(diào)速，大多數(shù)采用調(diào)節(jié)電壓的方法，就是改變電動(dòng)勢(shì)。

單相串勵(lì)電機(jī)的電壓調(diào)速方法采用的可控移相調(diào)壓，利用可控硅的觸發(fā)電壓滯后于輸入電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的移相觸發(fā)。

在實(shí)現(xiàn)方法上有硬件和軟件方式。

采用調(diào)節(jié)電壓方法，采用可控硅調(diào)速技術(shù)，具有線路簡(jiǎn)單，元件體積小等特點(diǎn)，是一種可控硅簡(jiǎn)單有效的方法。

(a)交流電流變化曲線;

(b)電流為正半波時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向??

(c)電流為負(fù)半波時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向

4. 單相交流異步電機(jī)——單相交流鼠籠式電機(jī)（無刷）

單相電流通過電樞繞組時(shí)產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)而不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以單相異步電動(dòng)機(jī)不能自起動(dòng)。

為了解決起動(dòng)問題，單相交流供電的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上往往做成兩相的。

主繞組由單相電源直接供電；副繞組在空間上與主繞組差90°(電角度，等于機(jī)械角度被電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)除)。

副繞組串聯(lián)電容或電阻后再接到單相交流電源，使其中通過的電流和主繞組中的電流有一定的相位差。

使合成磁場(chǎng)成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，甚至可能接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

電動(dòng)機(jī)因此獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

利用電阻分相方法的電動(dòng)機(jī)價(jià)格低廉，例如副繞組用較細(xì)的導(dǎo)線繞制即可，但分相效果較差，且電阻上要消耗能量。

這種電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)并達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，通常由裝在電動(dòng)機(jī)軸上的離心式開關(guān)將副繞組自動(dòng)切除，以減少電阻上的損耗、提高運(yùn)行效率。

一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如小型車床、小型電冰箱等，缺點(diǎn)是不能調(diào)速速。

利用電容分相，效果較好，有可能在電動(dòng)機(jī)某一工作點(diǎn)時(shí)，使電機(jī)合成磁場(chǎng)接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得較好的工作特性。

為使分相異步電動(dòng)機(jī)獲得較好的起動(dòng)性能或較好的運(yùn)行特性或兩者兼有，其所需的電容（量值）是不同的，可分為三種

5. 步進(jìn)電機(jī)——開環(huán)步進(jìn)電機(jī)

（開環(huán)）步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制電機(jī)，應(yīng)用極為廣泛。

在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。

可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。（視頻傳送門）

步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，即驅(qū)動(dòng)器，將直流電變成分時(shí)供電的多相時(shí)序控制電流。

步進(jìn)電機(jī)雖然由直流電流供電，但是不能理解為直流電機(jī)，直流電機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力電機(jī)，而步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制電機(jī)。

5. 步進(jìn)電機(jī)——步進(jìn)伺服對(duì)比

注意步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合--每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000r/min，最佳工作區(qū)間是150~500r/min，（閉環(huán)步進(jìn)可達(dá)1500）。

2相步進(jìn)電機(jī)在60~70r/min容易出現(xiàn)低速共振現(xiàn)象，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，需要通過改變減速比、增加細(xì)分?jǐn)?shù)、添加磁性阻尼器等方式避免。

細(xì)分精度注意事項(xiàng)，當(dāng)細(xì)分等級(jí)大于4后，步距角的精度不能保證，精度要求高，最好換用相數(shù)更多（即步距角更小）的步進(jìn)電機(jī)或閉環(huán)步進(jìn)、伺服電機(jī)。

（開環(huán)）步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的7不同：

A控制精度——伺服電機(jī)控制精度可以根據(jù)編碼器設(shè)置，精度更高；

B低頻特性——步進(jìn)電機(jī)低頻容易振動(dòng)，伺服電機(jī)不會(huì)；

C矩頻特性——步進(jìn)電機(jī)隨轉(zhuǎn)速提高力矩變小，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在＜1000r/min，伺服電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)(一般3000r/min)內(nèi)都能輸出額定力矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5000 r/min；

D過載能力——步進(jìn)電機(jī)不能過載，伺服電機(jī)最大力矩可過載3倍；

E運(yùn)行性能——步進(jìn)電機(jī)為開環(huán)控制，伺服電機(jī)時(shí)閉環(huán)控制；

F速度響應(yīng)——步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間0.15~0.5s，伺服電機(jī)0.05~0.1，最快可0.01s達(dá)到?? 額定3000r/min；

G效率指標(biāo)——步進(jìn)電機(jī)效率約60%，伺服電機(jī)約80%；

實(shí)際使用中會(huì)發(fā)現(xiàn)：伺服電機(jī)貴，貴出很多，所以同步電機(jī)應(yīng)用更廣泛，特別是在定位精度要求不是很高的同步帶傳動(dòng)、平帶輸送機(jī)等場(chǎng)合經(jīng)常使用步進(jìn)電機(jī)。

5. 步進(jìn)電機(jī)——閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)：除了開環(huán)步進(jìn)電機(jī)，還有在電機(jī)尾部添加了編碼器，可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制是采用位置反饋和（或）速度反饋來確定與轉(zhuǎn)子位置相適應(yīng)的相位轉(zhuǎn)換，可大大改進(jìn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能。

沒有失步現(xiàn)象的伺服系統(tǒng)。

?閉環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

1.高速響應(yīng)，相對(duì)于服電機(jī)，閉環(huán)步進(jìn)對(duì)定位指令具有非常強(qiáng)的跟隨性，因此定位時(shí)間非常短。在頻繁啟停的應(yīng)用中，可顯著縮短定位時(shí)間。

2.比普通伺服產(chǎn)生更大的扭矩。彌補(bǔ)普通步進(jìn)系統(tǒng)失步、低速振動(dòng)不足。

3.在100%負(fù)載情況下也可可產(chǎn)生高扭矩，無失步運(yùn)行，無需像普通步進(jìn)系統(tǒng)一樣考慮扭矩?fù)p失等問題。

4.應(yīng)用閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，效率可增到7.8倍，輸出功率可增到3.3倍，速度可增到3.6倍。

可得到比開環(huán)控制更高的運(yùn)行速度，更穩(wěn)定、更光滑的轉(zhuǎn)速。

5.步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)會(huì)完全靜止，無普通伺服的微振動(dòng)現(xiàn)象。

需要低成本、高精度定位的場(chǎng)合，可取代通用伺服系統(tǒng)的應(yīng)用。

5. 步進(jìn)電機(jī)——步進(jìn)閉環(huán)伺服對(duì)比

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)繞組電流大小，發(fā)熱和振動(dòng)小于開環(huán)步進(jìn)，有編碼器反饋所以精度高于普通步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)響應(yīng)比開環(huán)步進(jìn)慢比伺服電機(jī)快，運(yùn)行過程中存在位置誤差，誤差會(huì)在指令停止后數(shù)毫秒逐漸降低。

高速力矩比開環(huán)步進(jìn)大，常見應(yīng)用在0-1500rpm場(chǎng)合。

總結(jié)：閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)具有低成本、高效、無抖動(dòng)、無停止微振動(dòng)、高剛性、無整定、高速、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)等特點(diǎn)，是替代高成本伺服系統(tǒng)、低端開環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)等性價(jià)比最高的解決方案

6. 伺服電機(jī)——普通伺服電機(jī)

伺服電機(jī)（servo motor）也叫執(zhí)行電機(jī)，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。

與步進(jìn)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)不同的是，伺服電機(jī)由于把控制電路放到了電機(jī)之外，里面的電機(jī)部分就是標(biāo)準(zhǔn)的直流電機(jī)或交流感應(yīng)電機(jī)。

伺服電機(jī)靠脈沖來定位，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度。

電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，編碼器都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的反饋脈沖，反饋脈沖和伺服驅(qū)動(dòng)器接收的脈沖形成閉環(huán)控制，這樣伺服驅(qū)動(dòng)器就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。

伺服電機(jī)的控制：一般工業(yè)用的伺服電機(jī)都是三環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，分別能反饋電機(jī)運(yùn)行的角加速度、角速度和旋轉(zhuǎn)位置。

芯片通過三者的反饋控制電機(jī)各相的驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度和位置都準(zhǔn)確按照預(yù)定運(yùn)行。??????

交流伺服具備額定轉(zhuǎn)速下力矩恒定的特點(diǎn)，常見200W,400W低中慣量交流伺服額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，最高轉(zhuǎn)速5000rpm，轉(zhuǎn)速高。

力矩與電流成正比，可以工作在力矩模式，例如鎖螺絲，壓端子等需要恒定力矩的場(chǎng)合。

交流伺服工作噪音振動(dòng)極小，發(fā)熱低。

同體積下電機(jī)慣量轉(zhuǎn)子慣量小，400W伺服慣量?jī)H相當(dāng)于57基座2NM步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量。

伺服具備短時(shí)間過載能力，選型時(shí)需考慮加減速時(shí)電機(jī)過載倍數(shù)。

伺服采用閉環(huán)控制，同閉環(huán)步進(jìn)一樣存在位置跟蹤誤差。

伺服需要調(diào)試才能使用。

步進(jìn)和伺服電機(jī)的原始扭矩不夠用的情況下，往往需要配合減速機(jī)進(jìn)行工作，可以使用減速齒輪組或行星減速器。

6. 伺服電機(jī)——舵機(jī)

舵機(jī)（servo）國(guó)人起的俗稱,是一類直流伺服電機(jī)，最先是用于小型航模，現(xiàn)在用于小型機(jī)器人關(guān)節(jié)。