- 已发布 2024年2月16日
- 最后修改 2024年2月16日
- 1 分钟
什么是电动执行器?电动执行器种类和电动执行器的工作原理
什么是电动执行器?了解关于不同类型电动执行器的一切,包括它们的优点和缺点。

由解决方案工程师David Carmichael审核(2023年1月)
每天,我们都在使用各种类型的执行器,却并没有意识到,它们的工作在我们的意识之外进行,这正是它们可靠、直观和对现代生活至关重要的证明。在本文中,我们将介绍它们是什么,它们如何工作以及现有的各种类型。
什么是电动执行器?
“激活”一词只是指将机器置于工作状态。然而,“执行器”一词是指一类特定的机器,其移动或控制某些物体,其中重点在于运动。它们将能量(无论是电能、气动能还是其他形式的能量)转换为线性或旋转运动。正如名称所示,电动执行器直接需要电压来运行。
线性执行器的行程有限,因为它们的形式是沿着其长度前后移动的轴。这并不意味着它们很短-它们可以移动几米。然而,由于它们的工作方式(见下文),要快速移动长距离的物体,通常更高效使用其他形式的机器,除非有特殊需要精确移动。
线性执行器并不一定只能在A点和B点之间移动,它们可以在任意位置停下来。如果想象一下电动车窗或牙医椅的可调高度和角度,需要将物体放置在精确所需的位置,而不是在两个极端位置之一。但是,也要考虑像可移动太阳能面板这样的东西,其较好方向会随着一天的过去而逐渐变化-这时候一个持续、精确的运动正是电动执行器所能提供的。
旋转执行器没有线性执行器所具有的局限性,因为它们可以无限地循环旋转,尽管它们倾向于在小于360度的角度范围内移动物体,因为旋转角度可以被精确地控制-这使它们非常适合操作阀门或闸门等物体移动。
电动执行器种类
电动执行器只有两种类型-线性和旋转。当然,它们都有各种尺寸、功率和精度,选择合适的执行器型号是工程师或设计师的工作。
电动执行器的工作原理
电动执行器是一种基于电动机的机械动力传输形式。电动线性和旋转执行器的工作方式有所不同。
电动线性执行器是如何工作的?
电动线性执行器必须将电动机的旋转运动转换为线性运动。有多种方法可以实现这一点,例如列车、输送带甚至是粘土鸽子发射器中所展示的,但是电动执行器中有一个特定的需求,即当将轴放置在某个位置时,它将保持在原位-即使断电也能锁定在该位置。例如,汽车的电子驻车制动器在电池耗尽时不能突然释放。
这种情况下更好的解决方案是使用螺杆和执行器轴的螺纹组件,就像螺母和螺栓一样。当螺栓旋转时,如果螺母通过与某种导轨连接防止其旋转,那么当螺栓旋转时,螺母将前后移动,具体取决于旋转方向。如果通过螺母和螺栓将螺杆与平行运行的轴连接起来,就能产生直线运动,并且在停电后无法被迫向后或向前移动。
简单的螺母和螺栓模型并不是沿着螺纹杆移动轴的唯一方法-有时会使用滚珠螺杆或滚轮螺杆,尽管它们可能更昂贵且部件更多,但通常可以更快、更耐用且更安静地运动,因为它们减少了摩擦。
电动线性执行器在两端都配有停止开关,一旦到达极限位置,就会切断该方向的电源。它们还可能内置了电子传感器,可以向控制器发送有关其当前位置的信息,这意味着电源可以在预定或观察到的位置应用、禁用或调节。线性运动的速度取决于电机的速度和螺杆的螺距。

为什么要使用电动线性执行器?
电动线性执行器可以在需要对物体进行相对较小距离的直线运动的任何地方使用。从工程和电气方面来看,它们非常简单,并通过改变电机的极性来完全控制两个方向。线性执行器可用于在小角度范围内产生角度运动。例如,可以使用连接到铰链的线性执行器来控制铰接门或飞机副翼。对于旋转重物来说,它可能是更好的选择,因为它不完全依赖于电机的扭矩。
电动旋转执行器是如何工作的?
电动旋转执行器是比较简单的,因为它们所依赖的角动作是由电动机直接提供的。但这些旋转执行器并不仅仅是设计成可以一直转圈的电动机,它们是精密装置,需要在需要时能够精确地移动几度。这意味着电动机通常连接了减速装置,以减缓它的速度、提供更多扭矩或加快旋转速度。这也可能意味着执行器将包含传感器,将位置信息发送回控制器,以便他们进行微调。
电动阀门执行器就是一个旋转执行器的例子。它们将盘90度旋转,以完全停止、完全打开或调节管道中的流量。但旋转执行器通常需要一定的电压来保持其位置,然而,如果失去电源,它将返回到其默认位置,无论是故障开启还是故障关闭。
气动执行器与电动执行器

除了电动执行器,气动执行器是另一种类型,它使用压缩气体(通常是空气)来移动活塞并使轴向前后移动。气体压力可以施加于活塞的交替侧面,以使其向不同方向移动,或者气体可以仅进出于一侧,依靠弹簧将其恢复到原始位置。可以使用齿条和齿轮来实现旋转运动。
气动执行器仍然通常需要电力来压缩气体,但单个压缩机可以为多个执行器供电,如果规模越大,它们的效率就越高。但这当然也意味着如果压缩机出现故障,所有执行器都将失效,但备用压缩机可以解决这个问题。气动执行器通常更快、更强大,但以精确性为代价。总的来说,电动执行器更适用于较小、更精确的任务,而气动执行器在更大规模上变得更加可行。