直流电机，伺服电机和步进电机的区别

直流电机，伺服电机和步进电机的区别

 

　　为不同的应用选择合适的电动机取决于一些设计标准，例如位置精度要求，成本，驱动功率的可用性，扭矩和加速度要求。总体而言，直流，伺服和步进电机等电动机最适合不同的应用。但是，步进电机非常适合于高保持转矩和较低加速度的应用。许多人误解为直流电机，伺服电机和步进电机之间存在巨大差异。为了了解这三个电动机之间的区别，本文简要介绍了这三个电动机之间的区别。

　　直流电机，伺服电机和步进电机之间的区别

　　在直流电机，伺服电机和步进电机之间进行选择是一项艰巨的任务，包括在众多设计因素之间取得平衡，即成本，速度，转矩，加速度以及驱动电路，在选择最佳方案时都起着至关重要的作用。您的应用的电动机。

　　直流电机

　　直流电机是两线连续旋转电动机，两线分别是电源和地线。接通电源后，直流电机将开始旋转，直到断开电源。大多数直流电机都以每分钟高转数(RPM)运转。计算机中用于冷却的风扇或由收音机控制的车轮。

　　

 

　　直流电机

　　DC电机速度可以通过使用PWM来控制(脉冲宽度调制)技术，快速脉冲电源ON&OFF的技术。循环打开/关闭比率所消耗的时间百分比定义了电动机的速度。为，例如，如果电源在50%驱动时，则直流电机将在100%的速度的一半旋转。每个脉冲是如此之快，以至于电机似乎不停地旋转，不会动摇!请参考链接以了解有关直流电机工作原理，优缺点的更多信息

　　伺服电机

　　通常，伺服电机是四件事情的结合，即直流电机，控制电路，齿轮传动装置以及电位计(通常是位置传感器)。

　　与典型的直流电机相比，可以更精确地控制伺服电机的位置，并且通常，它们具有三根电线，例如电源，GND和控制线。这些电机的电源不断地施加，而伺服电机的控制电路会改变功率来驱动伺服电机。这些电机设计用于更精确的任务，在这些任务中，需要精确地确定电机位置，例如在特定范围内移动机械臂或控制船或机器人腿上的舵。

 

　　伺服电机

　　这些电动机不像标准的直流电机那样容易交替使用。位置上的旋转角大约为1800。伺服电机获得一个表示o / p位置的控制信号，并向DC电动机施加动力，直到轴到达由位置传感器确定的精确位置为止。

　　PWM(脉冲宽度调制)用于控制伺服电机的信号。但是，与直流电机不同的是，正脉冲周期控制着伺服轴的位置，而不是速度。空档脉冲的值取决于伺服机构，将伺服电机的轴保持在中间位置。增加脉冲值将使伺服电机顺时针旋转，而较短的脉冲将使轴逆时针旋转。

　　伺服控制脉冲通常每20 ms循环一次，从根本上告诉伺服电机去向，即使那意味着保持在相似的位置。当命令伺服系统移动时，即使外力对其施加压力，它也会移动到该位置并保持该位置。伺服电机会避免从该位置移开，以伺服电机可以使用的最大阻力作为该伺服电机的扭矩额定值。请参考链接以了解更多有关伺服电机工作，优缺点的信息。

　　步进马达

　　步进电机从根本上说是一种使用不同的电动化方法的伺服电机。在电动机包括连续旋转直流电机和组合控制器电路的情况下，步进电机利用围绕中央设备布置的多个凹口电磁体来描述位置。

　　步进电机需要一个外部控制电路来分别为每个电磁体通电，并使电机轴导通。当电磁铁由动力驱动时，它会吸引设备的齿并支撑它们，与下一个电磁铁“ B”略有偏移。当关闭“ A”并且打开“ B”时，设备将略微旋转以与“ B”对齐，并且在圆圈的每个位置，设备周围的每个电磁体依次通电和断电以进行旋转。从一个电磁体到另一个电磁体的每次旋转都称为“步进”，因此可以通过精确的预定义步进角，在整整3600次旋转中激活电动机。

 

　　步进电机

　　这些电动机有两种类型，即单极/双极。双极电动机是最坚固的电动机，通常有4或8根引线。它们内部有两个电磁线圈阵列，并且通过改变线圈中的电流方向来实现步进。通过识别5线，6线甚至8线的单极电动机，也可以使用2线圈，但是每一个都有一个中心抽头。这些电机可以步进，而不必使线圈中的电流方向相反，从而简化了电子设备。但是，由于该抽头用于一次仅增强每个线圈的一半，因此它们通常比双极线圈具有较小的扭矩。

　　步进电机的设计可以提供恒定的保持转矩，而无需激活电机，只要在极限范围内使用电机，就不会发生放置错误，因为这些电机都是预先定义好的情况。了解有关步进电机工作原理，优缺点的更多信息

　　直流，伺服和步进电机的优缺点

　　直流电机，伺服电机和步进电机的优缺点包括以下内容。

　　直流电机是快速连续旋转电动机，主要用于需要以每分钟高旋转速度(RPM)旋转的任何物体。例如; 车轮，风扇等

　　伺服电机在有限的角度下具有高扭矩，快速，准确的旋转。通常，这是步进电机的高性能替代产品，但使用PWM调整则设置更为复杂。适用于机械臂/腿或方向舵控制等。

　　步进电机速度慢，易于设置，精确旋转和控制–在位置控制方面优于伺服电机等其他电机。在这些电动机需要反馈机构和辅助电路来驱动定位的情况下，该电动机可通过分数加法通过其旋转特性进行位置控制。适用于位置至关重要的3D打印机和相关设备。

 

 

在设计使用电机的设备时，当然需要选择最适合所需工作的电机。

本文将对有刷电机、步进电机及无刷电机的特点、性能和特性进行比较，希望能够成为大家在选择电机时的参考。

但是，由于同一类别的电机中又包括多种规格，因此请仅用作参考。最终还是需要通过各电机的技术规格书来确认详细信息。

小型电机的特点

下表中汇总了步进电机、有刷电机和无刷电机的特点。

	步进电机	有刷电机	无刷电机
旋转方法	通过驱动电路按决定电枢绕组各相（有两相、三相、五相）的顺序励磁。	通过电刷和换向器的滑动接触式整流机构，切换电枢电流。	通过用磁极位置传感器和半导体开关代替电刷和换向器的功能来实现无刷。
驱动电路	需要	不需要	需要
转矩	转矩比较大（特别是低速时的转矩）	启动转矩大，转矩与电枢电流成正比。（中～高速时的转矩比较大）	【同有刷电机】
	与输入脉冲频率成正比。在低速范围有失步区	与电枢施加电压成正比。速度随着负载转矩的增加而下降	【同有刷电机】
高速旋转	高速旋转有难度（需要放慢速度）	由于电刷和换向器整流机构的限制，最高可到几千rpm	最高可到几千～几万rpm
旋转寿命	由轴承寿命决定。几万小时	受电刷和换向器磨损的限制。几百～几千小时	由轴承寿命决定。几万～几十万小时
正转和反转方法	需要改变驱动电路励磁相的顺序	使引脚电压的极性相反即可反转	需要改变驱动电路励磁相的顺序
控制性	可进行旋转速度和位置（旋转量）由指令脉冲决定的开环控制（但存在失步问题）	恒速旋转需要速度控制（使用速度传感器的反馈控制）。由于转矩与电流成正比，因此转矩控制很容易	【同有刷电机】
获取的难易程度	容易：品种比较多	容易：制造商和品种多，选项多	困难：主要是针对特定应用的专用电机
价格	如果包括驱动电路，则价格较贵。比无刷电机便宜	相对便宜，无芯电机因其磁铁升级而有点贵。	如果包括驱动电路，则价格较贵。

小型电机的性能比较

雷达图中列出了各种小型电机的性能比较。

 

小型电机的转速-转矩特性

下面总结了各小型电机的转速-转矩特性。可以认为无刷电机和有刷电机基本相同。

 

要点总结

1）在选择有刷电机、步进电机及无刷电机等电机时，可以将小型电机的特点、性能、特性比较结果用作电机选型时的参考。
2）在选择有刷电机、步进电机及无刷电机等电机时，同一类别的电机中又包括多种规格，因此小型电机的特点、性能、特性比较结果仅用作参考。
3）在选择有刷电机、步进电机及无刷电机等电机时，最终还是需要通过各电机的技术规格书来确认详细信息。

 

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