【正点原子】STM32电机应用控制学习笔记——1.电机介绍

一. 电机简介（了解）

二.电机的分类 （了解）

• 直流电驱动和交流电驱动电动机
  

三.各类电机的简单介绍（熟悉）

五种常用的电机

1. 直流有刷电机（BDC）

（1）介绍

Brushed就是刷子的意思。
生活中常见的是赛车，内部有小马达

特点：
1.当电机左边接线端口接正，右边端口接负，就能顺时针转动，如果需要逆时针旋转，那么左边接负，右边接正。所以操纵方便，给大一点的电压就能转得更快一点。
2.内部既有刷子，又有换向器，内部结构复杂。电刷和换向器之间容易产生电火花导致电磁干扰，所以故障相对较多。通常连续工作600-1000个小时就会出现故障。
但是坏了很好维修，因为通常是电刷坏了，只需要更换一个电刷就能让其继续工作起来了，

（2）原理流程

A和B就是碳刷，C和D就是换向器，换向器前面连接的就是转子，图1中简化为一个绕组，S和N就是定子，里面有N极和S极。
当外部接上电源，此时电流流向A，和C接触后，流到绕组上，形成一个闭合回路。

然后使用左手定则，判断绕组的受力方向，掌心由磁导线穿过，由N极指向S极，四指顺着电流的方向，然后大拇指就是导线的受力方向了，就是向上。另一侧导线电流方向相反，所以受力向下，这时候两边就会受到相反的力，一个向上一个向下，导致线圈顺时针旋转起来。

当旋转到中间位置时，由于换向器中间是有空隙的，中间没有与转子发生接触，此时线圈是没有电流的，就不会受到力，但还是会有惯性继续向前。

转到另一边的时候，又会受到向上的力和向下的力使线圈转动，就这样循环不断的旋转起来了。

那么如果需要逆时针旋转，那么就将电源正负对调即可。

2. 直流无刷电机（BLDC）

（1）介绍

• 没有电刷和换向器的电机。
  那么无人机上四轴就会运用到图1外转式的直流电机，这是因为其转子和外壳是连接在一起的，也就是你一转动，整个外壳都会跟着旋转（四轴飞行器）
  
  还有一种是内转式的，转子是塞在里面的，转动的时候，只有里面的轴会转动，外面的外壳是不会跟着转动的（工业）
  
  永磁同步电机（PMSM），与前两种电机最大的区别是内部饶阻的区别，还有反电动势不一样，前两种内转式和外转式是方形波（T形波），而PMSM是反电动势是正弦波，正弦波的运转会更加的流畅，而且效率会更高。
  

（2）特点

1.没有碳刷结构，干扰就小，噪音也低，最大的优点是高速，寿命更长，上万小时以上的寿命。
2.维护比较麻烦，通常一坏掉就要整个都跟着换掉
3.控制比较复杂，方波换相用于控制内转式和外转式的电机，正弦波换相用于PMSM电机（即FOC），难度更加的高。

3. 步进电机

（1）简介

给电机一个脉冲信号，电机就会旋转一定的角度，或者位移一段距离，这一段距离称为一步，也就是一个脉冲对应一步，两个脉冲对应两步。

命名都是根据尺寸命名的，比如42电机，就是尺寸为42mm长，

（2）特点

1.控制简单，在低速的情况下，扭矩是非常大的，扭矩越大，所能载动的负载也就越大，这也是电机选型的一个重要特性。
速度只取决于脉冲频率，一个脉冲对应一步，假设在一秒内发射10个脉冲，和一秒内发射100个脉冲，速度会更加的快。但是有一个上限，不能超过最大运行的频率，这不是可以无限往上加的速度。
有多少个脉冲，就对应有多少个角位移。
2.空载启动频率，在不加任何负载的情况下，从停止到运转，最大的频率是多少，是不可以高过这个频率，否则就会出现丢步或者堵转的现象。

4.伺服电机（servo motor）

（1）简介

servo意为奴隶，比较听话，让其干嘛就干嘛，所以伺服电机就是绝对服从控制信号指挥的电机。

其实物图是比较大的，内部有一个伺服驱动器，一个是伺服电机，也就是永磁同步电机（pmsm）。这两个部分组成伺服系统。

（2）特点

1.控制速度和精度非常高，效率非常高，寿命非常长，
2.价格高。

5.舵机（servo）

控制面板给直流电机脉冲信号，直流电机就会转动，然后就会带动减速齿轮组的转轴转动，然后与其相连的角度传感器也会转动，传感器就会把比例电压反馈给控制面板，就能知道当前选择的角度。形成了闭环的回路。

特点：

四.课后总结