前段时间，小智给大家「激情」科普了驱动器。今天就来嗑一下它的CP——

一生要强的 「电机」 。

可以这么说，机器人一举一动背后，离不开一群电机的拼命转动。作为机器人的动力来源，电机要在驱动器的陪伴下，工作到至「死」方休。

这简直比打工人还努力，狠狠共情了……

那么，什么是电机？

事实上，电机包含了电动机和发电机。由于发电机在行业内应用一般较少，业内普遍认为电机特指电动机。

电机说起来很简单，是一种 把电能转换成机械能的设备 。

电能转换成机械能，听起来是不是很熟悉？

是的没错，这是我们初中学过的物理知识。原理反过来，那就是发电机的故事了。

通常来说，电机包括一个电磁铁绕组（或分布的定子绕组）和一个旋转电枢（或转子）。 定子绕组在旋转磁场的作用下，有电流通过并受到磁场的作用力时，转子就动起来了 。

电机输出的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级不等。小到家用空调、洗衣机，大到空间机械臂，都留下了电机努力工作的身影。

空间机械臂在进行舱表爬行转移 来源：中国航天报

我们根据 结构、工作原理、电源种类 的不同，可以将电机细分为交流感应电机、交流同步电机、直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、直接驱动直流电机等几十种……

电机分类图

可谓是「五花八门」，而每种电机的优劣势和应用场景，又各不相同。

这么多种类，机器人电机怎么挑？

问题不大，我们以机器人为例，只需5个步骤，就能找出天选之「机」。

第一步：根据机械性能要求，选择电机的种类；

第二步：根据电源，选择电机的额定电压；

第三步：根据转速及传动设备情况，选择电机的转动惯量、额定功率及转速；

第四步：根据安装位置和场所环境，选择电机结构和防护型式；

第五步：根据机械所需功率和电机运行方式，确定好额定功率就搞定了！

而且经过广泛试错，工程师们已经选出了几种常用的机器人电机： 普通电机 、 步进电机 以及 伺服电机 。

接下来，小智主要分享这三类电机的特点及应用，不然没个三天三夜都说不清楚。

普通电机

多指三相异步电机，是感应电机的一种。它的 转子与定子旋转磁场以相同方向、不同转速旋转，存在转差率 ，所以叫三相异步电机。

三相异步电机拆解动画 图源：B站

其结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便，可实现远距离控制与自动调节，在工业、农业、交通运输、家用电器以及国防工业和各类军事装备等应用广泛。

像各类陆用、舰用雷达和*器武**装备的随动系统，多是由三相异步电机拖动的。

缺点是噪音大、体积大、重量大，精度不高，存在漏油污染，以及启停迟钝。

步进电机

和其他连续旋转的电机不一样，步进电机是 一步一步转动的，每接收一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步 。

步进电机原理动画 图源：B站

步进电机可以采用开环控制，控制简单、成本较低，没有累积误差，在数字控制的各个领域应用广泛。

尤其是微步驱动技术的进步，让步进电机已接近连续运动控制器件状态，具备「类伺服」特性。

但它的转矩和功率较小，最大只能到KW级，转动的平顺性一般，不能承受超负载，高速工作时会发出振动和噪声。

伺服电机

伺服指的是「绝对忠诚」。

能够准确控制旋转位置和转速，按照指令忠实工作的电机 就是伺服电机。原理是将电信号转换成转轴的角位移或角速度，来驱动被控对象。

伺服电机原理动画 图源：B站

相较于普通电机和步进电机，其优势明显：

1.精度高，实现位置、速度、扭矩闭环控制

2.高速性能好，低速运行稳定，噪音较低

3.抗过载能力强，能承受三倍额定扭矩负荷

4.电机加减速动态对应时间短，一般在几十毫秒内

所以在加工精度、加工效率和可靠性要求较高的场合，一般都会选用伺服电机。

当然，它也存在机械较为复杂的缺点——这意味着更多的潜在故障点以及更贵的价格。

与驱动器类似，由于我国科研与制造工艺起步较晚，国产电机在产品性能、尺寸等指标上，与发达国家仍存在一定差距。尤其是高性能的伺服电机，仍严重依赖进口。

中国伺服电机行业的竞争层次 资料整理：前瞻产业研究院

但近几年国产品牌也进步飞速，以汇川、步科为代表的国产电机，已基本占据了国内中、低端市场，并向高端市场发起冲击。

可以预见，随着国产电机不断进行技术积累和创新迭代，我们与外资品牌在大功率、大负载、电磁抗干扰方面的技术差距会越来越小， 势必能在国产替代化上杀出一条「血路」 。