电机科普｜之直流有刷电机与无刷电机

因为前段在学习Arduino当我控制一个小电机时，我开始接触电机。我不知道我是否不接触它。当我接触它时，我发现电机有很多种。我头晕目眩，然后花了一些时间总结它arduino记住经常使用的电机可以算是总结，也可以和小白分享电机的小知识。如果有错误，请及时纠正。

??玩arduino常用的直流电机有刷直流电机、无刷直流电机、直流减速电机、直流伺服电机(又称舵机)、步进电机。

本帖不讲程序，只讲电机的原理和结构，因为我发现各厂家的电机驱动板都会提供驱动程序demo，对小白来说，虽然可以驱动，但只知其然，不知为什么，总觉得不舒服。当然，几乎所有品牌都没有解释电机的原理和结构，这不是他们的义务。经过一段时间的网上学习和收集，我在这里分享了各种常用电机的基本知识。

1.直流电机

我想大家都见过上图中的这种电机。这是我小时候经常玩的四轮驱动。我以前叫它电机。哈哈，根本没有电机的概念。我只知道如何通电。事实上，它有刷直流电机。??刷电机的主要特点是能快速连续旋转。它广泛应用于驱动遥控模型车的车轮。较常见的型号是130，所以很多朋友也称这种电机为130电机。直流电机的工作原理

直流电机固定环永磁体，电流通过转子线圈产生安培力，当转子线圈平行于磁场时，继续转动磁场方向会改变，因此转子末端刷与转换器交替接触，线圈电流方向也会改变，洛伦兹力方向不变，因此电机可以保持方向旋转。??直流发电机的工作原理是将电枢线圈中感应到的交变电势通过换向器与电刷的换向功能相结合，从电刷端引出时变为直流电势。??感应电势的方向按右手定则确定(磁感线指向手掌，拇指指向导体运动方向，其他四指指向感应电势的方向)。左手定则确定了导体受力的方向。??这对电磁力形成了作用于电枢的扭矩，在旋转电机中称为电磁扭矩。扭矩的方向是逆时针，试图使电枢逆时针旋转。??如果电磁转矩能克服电枢上的阻转矩(如摩擦引起的阻转矩等负载转矩)，电枢就能逆时针旋转。刷直流电机

刷电机的主要结构是定子 转子 刷子通过旋转磁场获得旋转扭矩，从而输出动能。刷子与换向器不断接触摩擦，在旋转过程中起到导电和换相的作用。

刷电机采用机械换向，磁极不移动，线圈旋转。当电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不旋转，线圈电流方向的交替变化由电机旋转的换向器和刷完成。

??随着电机的旋转，不同的线圈或同一线圈同一线圈的不同两极通电，使线圈产生磁场N-S较接近永磁铁定子的永磁铁定子N-S非常合适的角度差异，磁场异性吸力，同性排斥，产生力量，促进电机旋转。碳电极滑动在线圈接线头上，就像刷子在物体表面刷一样，所以它被称为碳刷。

相互滑动会摩擦碳刷，造成损失，需要定期更换碳刷；碳刷与线圈接线头交替，会产生电火花、电磁损伤，干扰电子设备。

无刷直流电机

在无刷电机中，换相工作交给控制器中的控制电路(通常是霍尔传感器 磁编码器是一种更先进的控制器技术。

无刷电机采用电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷电机使用一套电子设备，通过霍尔元件感知永磁体磁极的位置。根据这种感知，使用电子线路，及时切换线圈中电流的方向，以确保磁力的正确方向，以驱动电机。消除了刷电机的缺点。这些电路是电机控制器。无刷电机的控制器还可以实现一些无法实现的功能，如调整电源切换角，制动电机，逆转电机，锁定电机，使用制动信号停止供电。现在电池车的电子报警锁充分利用了这些功能。有刷直流电机和无刷直流电机的区别1。适用范围无刷电机：通常用于控制要求高、速度高的设备，如模空模具、精密仪器仪表等严格控制电机速度、速度高的设备。碳刷电机：电力设备通常使用刷电机，如吹风机、工厂电机、家用抽油烟机等。此外，串激电机的转速也可以很高，但由于碳刷磨损，使用寿命不如无刷电机。2.使用寿命无刷电机：通常使用寿命为数万小时，但由于轴承不同，无刷电机的使用寿命也大不相同。碳刷电机：通常刷电机的连续工作寿命超过数百到1000小时，达到使用极限需要更换碳刷，否则容易造成轴承磨损。3.无刷电机的使用效果:通常是数字变频控制，可控性强，从每分钟几转到每分钟几万转。碳刷电机：旧碳刷电机一般启动后工作速度恒定，调速不易，串激电机也可达2万转/分，但使用寿命较短。4.相对而言，无刷电机比串激电机节能得多，较典型的是变频空调和冰箱。5.在未来的维护中，碳刷电机需要更换碳刷。如果更换不及时，会对电机造成损坏。无刷电机使用寿命长，通常是刷电机的10倍以上，但如果损坏，需要更换电机，但基本不需要日常维护。在了解了DC减速电机的原理和类型后，DC减速电机开始学习DC减速电机驱动DC减速电机的减速器。

?光DFRobot有几十种直流减速电机，别怕，哈哈，其实很简单。它只在直流电机的基础上添加了减速器。那什么是减速器呢？我们知道直流电机通常转得非常快。一般来说，直流电机的转速是每分钟数千转。例如，当我们还是个孩子的时候，我们玩四轮驱动并安装电池时，它被称为速度快，根本赶不上。但是很多工厂不需要那么快，所以需要减速电机，其实就是在电机旁边加减速器(在我看来，就是加一些齿轮)。减速器减速器是一种相对精密的机械部件，其目的是降低速度，增加扭矩。直流电机减速后扭矩增大，可控性更强。可分为单级和多级减速器，根据传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。

齿轮减速器： 体积小，传递扭矩大，但有一定的回程间隙。

蜗轮蜗杆减速器:具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。

行星减速器：结构紧凑，回程间隙小，精度高，使用寿命长，额定输出扭矩大，但价格略贵。以上是直流电机中刷子和无刷电机较基本的总结。至于驱动，实际上可以在正极和负极的两端添加适当的电压，但这种控制非常不准确。一般来说，我们必须使用特殊的电机驱动板。我们在这里不常用的驱动板有L298N,TB6612FNG。推荐小白玩DFRobot的L298N，L298P由于电机驱动板的官方原因，wiki有更详细的教程哟，怎么驱动怎么连接都有教程，这里我就不多说了。