硬件基础知识-电机知识
分类
1.电机分类：直流电机、交流电机、步进电机、同服电机等
2.电机参数：额定电压、定电流、额定功率、额定转速、定扭矩等
3.电机控制：开环控制、闭环控制、PID控制、PWM控制等
4.电机驱动：电机驱动器、电机控制器、电机驱动模块等。
5.电机编码器：光思编码器，磁性铜码器，蚕尔锅码影等
6.电机应用：机器人、航空航天、汽车、家电、工业自动化等领线
7.电机故障排除：电机损杯电机接线错误、电机驱动故障等
8.电机维护：电机清洁、润滑、保养等
有刷与无刷
有刷和无刷的字面意思是有无碳刷；
有刷电机电机工作时需要线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。
电子换向，线圈不动，磁极转动。通常用霍尔元件感应永磁体位置，进而控制电流的方向，达到换向作用。
同步和异步
定子和转子速度是否一致
同步电机使用电磁场旋转同步技术，永磁体或电磁铁会跟着
旋转磁场以相同速度运动，使转子和电磁场的旋转速度保持同步。
同步电机通常需要外部的控制器来提供同步信号，
将一个闭合导体放入旋转磁场中，导体会因为切割磁感线
产生电流，从而进行受力运动。
异步电机（感应电机）可以通过改变供电频率来调节转速，
也可以通过外部变频器来控制。
直流与交流
给电机两根线供电，电机就可以旋转，给正电压，电机正转，给相反电压，电机反转；电压越大，电机转得越快，电压越小，转速也变小。
交流分为同步和异步。
2.直流有刷电机
有刷直流电机（BDC）是一种直流电机，有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。
原理：直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，
产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用
产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。
直流（有刷）电机目前主要使用PWM调速。
驱动
1.只能打开或关闭，不能变速与换向，用继电器，BJT或MOS开关控制通断即可。
2.可以打开或关闭，可以变速，但不能换向，用PWM控制电子开关即可(图腾柱)
3.可以打开或关闭，可以变速，也可以换向，用PWM控制桥路
优点
①、价钱比较便宜②、方便控制，只需施加直流电压即可使电机转动
缺点
①电刷会随着时间的推移而磨损。②电刷和换向器之间的电弧中会导致电噪声。
③部件之间存在摩擦，而这些摩擦会产生热量。 寿命短。
3.直流无刷电机
直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成。为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成。
通的是直流电，经过电力电子线路的逆变(直流变交流)，它的驱动电流是不折不扣的交流。
控制器：使用专用的电子控制器来监测和控制电机的转速、电流和方向。
无刷电机的驱动电流有两种，
一种是梯形波(方波)，把方波驱动的叫做无刷直流电机(BLDC)；
一种是正弦，把正弦波驱动的叫做永磁同步电机(PMSM)（实际上就是伺服电机）
BLDC电机比PMSM电机造价便宜一些，驱动控制方法简单一些。
优点
①、无电刷、低干扰②、噪音低，运转顺畅③、寿命长，低维护成本
缺点
①、价格贵②、驱动复杂
霍尔传感器模式
4.步进电机
步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的：同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
优点: 控制简单，低速扭矩大，成本低；
缺点：步进电机存在空载启动频率，所以步进电机可以低速正常运转，但若高于一定速度时就无法启动，并伴有尖锐的啸叫声；同时，步进电机是开环控制，控制精度和速度都没有伺服电机那么高。
开环控制：通过逐步输入脉冲信号来驱动电机，每个脉冲使电机转动一个固定的步距。
闭环控制：结合位置反馈传感器，实现更精确的位置控制和运动规划。
单极性4相5线步进电机
优点：
①、精度高，适合定位要求高的场合
②、可靠性好，寿命长
缺点：
①、如果控制不当容易产生共振；
②、难以运转到较高的转速。
驱动方式
①、单四拍A-B-C-D-A-循环往复
特点：步距角*2/减速比，电流最小，扭矩最小
②、双四拍AB-BC-CD-DA-AB-循环往复
特点：步距角*2/减速比，电流最大，扭矩最大
③、八拍A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A-循环往复
特点：步距角/减速比，电流居中，扭矩居中
双极性2相4线步进电机
优点：
①精度高，适合定位要求高的场合 ②、可靠性好，寿命长
缺点：
①如果控制不当容易产生共振②、难以运转到较高的转速。
驱动
驱动方式：
1、单四拍A+ B+ A- B-循环往复
特点：步距角*2/减速比，电流最小，扭矩最小
2、双四拍A+B+，B+A-，A-B-，B-A+循环往复
特点：步距角*2/减速比，电流最大，扭矩最大
3、八拍A+，A+B+，B+，B+A-，.A-，A-B-，B-，B-A+循环往复
特点：步距角/减速比，电流居中，扭矩居中
5. 伺服电机
能将输入的电压信号(或者脉冲数)转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，要求转矩能通过控制器输出的电流进行控制；电机的反应要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机步距角由编码器决定，所以控制精度非常高。
伺服电机有直流和交流之分。
绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
优点：可使控制速度，位置精度非常准确，效率高，寿命长。
缺点：控制复杂，价格昂贵，需要专业人士才能控制。
6. 舵机
舵机是一种常见的伺服电机，由小型直流电机、控制电路板、电位计和齿轮组构成。
•模拟舵机：无 MCU 微控制器，电路为模拟电路，同样的舵机之间会有性能差异
•数字舵机：有 MCU 控制器，一般内部采用算法优化，性能比模拟舵机好