伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)有什么區(qū)別？進(jìn)步和伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)介紹！伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別：這個(gè)問題是困擾許多工程師的問題，而且它也是經(jīng)常被作為一個(gè)面試試題出現(xiàn)在工程師的面前。二者在電機(jī)原理、啟動(dòng)方法、啟動(dòng)特性、過載特性、制動(dòng)、控制方法、輸出特性方面的區(qū)別請翻閱相關(guān)資料。

這里主要是闡述二者在實(shí)際應(yīng)用中的差別?？刂品绞降膮^(qū)別：步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)控制，但是也可以通過外置傳感器構(gòu)成半閉環(huán)或者閉環(huán)控制方式；伺服電機(jī)是閉環(huán)控制（實(shí)際上是半閉環(huán)），通過編碼器實(shí)時(shí)反饋負(fù)載位移及速度參數(shù)。所以，在實(shí)際使用中，如果是較少位移點(diǎn)的控制也可以使用步進(jìn)電機(jī)加傳感器的方式取代伺服電機(jī)。

矩頻特性（轉(zhuǎn)矩特性）：通常，步進(jìn)電機(jī)獲得額定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速在 300-400r/min 左右；伺服電機(jī)則高的多，基本都是在額定轉(zhuǎn)速范圍能獲得額定轉(zhuǎn)矩。所以，在實(shí)際使用中，如果驅(qū)動(dòng)高速機(jī)構(gòu)則通常選擇伺服電機(jī)。

過載特性：步進(jìn)電機(jī)基本不能過載，過載則出現(xiàn)丟步；伺服電機(jī)具有短時(shí)大過載能力。在實(shí)際使用中就意味著：如果出現(xiàn)過載，步進(jìn)電機(jī)丟步，只要給定的脈沖發(fā)完，則步進(jìn)電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)停在過載的位置；伺服電機(jī)則一直發(fā)脈沖直至克服過載，執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)指定位置，或者損壞機(jī)構(gòu)元器件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)停在過載位置。

選型參數(shù)：步進(jìn)電機(jī)選型需要確定扭矩、慣量、轉(zhuǎn)速、步距角；伺服電機(jī)選型需要確定功率、扭矩、慣量、轉(zhuǎn)速、分辨率。

步進(jìn)和伺服電機(jī)都有優(yōu)點(diǎn)和局限性，如何權(quán)衡？

沒有完美的解決方案，只有針對手頭問題的最佳解決方案，這是工程上的老生常談。對于伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)尤其如此。兩者都在工業(yè)中廣泛使用。兩者都不是通用的解決方案。如果應(yīng)用得當(dāng)，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)都可以為非常成功的系統(tǒng)提供有效、可靠的動(dòng)力。在兩者之間進(jìn)行選擇的決策樹有很多分支，但最重要的是速度、加速度和價(jià)格目標(biāo)。

步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)由帶有永磁體的轉(zhuǎn)子和承載繞組的固定定子組成，流過定子繞組的電流會(huì)產(chǎn)生磁場，該磁場與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，從而產(chǎn)生并施加旋轉(zhuǎn)力。步進(jìn)電機(jī)具有高極數(shù)，通常為50或更多。每個(gè)極由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器按順序通電，以便轉(zhuǎn)子以一系列增量或步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。但由于極數(shù)多，運(yùn)動(dòng)看起來是連續(xù)的。

步進(jìn)電機(jī)有幾個(gè)屬性，它們產(chǎn)生增量運(yùn)動(dòng)并且通常以開環(huán)方式運(yùn)行，這消除了編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器的成本和復(fù)雜性，高極數(shù)使它們能夠在零速時(shí)產(chǎn)生高扭矩，它們也很緊湊并且通常很經(jīng)濟(jì)。

不利的一面是，步進(jìn)電機(jī)的速度有限，它們通常在 1,200 rpm 或更低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行良好。盡管它們在零速時(shí)產(chǎn)生高扭矩，但扭矩會(huì)隨著速度的增加而下降。在零速下產(chǎn)生 100oz-in的電機(jī)在 500rpm 時(shí)可能僅提供50oz-in，在 1,000rpm時(shí)僅提供 10 oz-in。

理論上，增加變速箱可以增加扭矩，但步進(jìn)電機(jī)的低速會(huì)成為問題。將 10:1 齒輪減速器添加到1,200rpm 步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)將扭矩提高一個(gè)數(shù)量級，但也會(huì)將速度降至 120rpm。如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠執(zhí)行器或類似的東西，它可能無法提供足夠的速度來滿足應(yīng)用程序的需求。

步進(jìn)電機(jī)通常不提供大于NEMA34的框架尺寸，大多數(shù)應(yīng)用都屬于NEMA17或 NEMA23 電機(jī)尺寸。因此，很難找到能夠產(chǎn)生超過1,000到 2,000oz-in扭矩的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)也有性能限制。例如，電機(jī)需要消除摩擦才能開始轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)負(fù)載，此時(shí)轉(zhuǎn)子未完全受控。因此，前進(jìn)五步的命令可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)四步——或者可能是六步。

然而，如果驅(qū)動(dòng)器命令電機(jī)前進(jìn)200 步，那么它會(huì)在短短幾步內(nèi)完成，此時(shí)代表幾個(gè)百分點(diǎn)的誤差。盡管步進(jìn)電機(jī)的分辨率通常在每轉(zhuǎn) 25,000到50,000次計(jì)數(shù)之間，但電機(jī)是負(fù)載下的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，典型分辨率為每轉(zhuǎn) 2,000 到 6,000 次計(jì)數(shù)。盡管如此，在這些分辨率下，即使移動(dòng)200步也只對應(yīng)幾分之一度。添加一個(gè)編碼器將準(zhǔn)確地跟蹤運(yùn)動(dòng)，但它不會(huì)克服電機(jī)的基本物理特性。對于需要更高定位精度和分辨率的應(yīng)用，伺服電機(jī)是比步進(jìn)電機(jī)更好的選擇。

伺服電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)由帶永磁體的轉(zhuǎn)子和帶繞組的固定定子組成，就像在步進(jìn)電機(jī)中一樣，電流會(huì)產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子以產(chǎn)生扭矩的磁場。但是伺服電機(jī)的極數(shù)明顯少于步進(jìn)電機(jī)，因此，它們必須在閉環(huán)控制下運(yùn)行。

通常，伺服電機(jī)的運(yùn)行速度明顯快于步進(jìn)電機(jī)，速度約為幾千轉(zhuǎn)/分。這使得伺服電機(jī)可以與變速箱一起使用，以在有用的速度下提供更高的扭矩。它們還在電機(jī)的電機(jī)速度范圍內(nèi)提供更一致的扭矩。

與步進(jìn)電機(jī)不同，它們沒有保持轉(zhuǎn)矩。然而，閉環(huán)操作讓控制器/驅(qū)動(dòng)器命令負(fù)載保持在特定位置，并且電機(jī)會(huì)不斷進(jìn)行調(diào)整以將其保持在該位置。因此，伺服電機(jī)可以提供事實(shí)上的保持扭矩。

伺服電機(jī)通常使用稀土磁鐵，而步進(jìn)電機(jī)更頻繁地使用較便宜的傳統(tǒng)磁鐵。稀土磁鐵有助于伺服系統(tǒng)在更小的封裝中產(chǎn)生更大的扭矩。伺服電機(jī)還因其較大的尺寸而獲得扭矩優(yōu)勢。伺服電機(jī)直徑范圍通常從 NEMA17 一直到220毫米。由于這些綜合因素，伺服電機(jī)可提供高達(dá) 250 ft-lb 的扭矩。伺服電機(jī)的速度和扭矩比步進(jìn)電機(jī)提供更高的加速度。由于閉環(huán)控制，它們還提供更準(zhǔn)確的定位。

結(jié)論

伺服電機(jī)具有不可否認(rèn)的性能優(yōu)勢，然而，就可重復(fù)性而言，步進(jìn)電機(jī)具有競爭力。在成本方面，步進(jìn)電機(jī)通常不需要反饋，使用更便宜的磁鐵并且很少有變速箱。它們還具有高極數(shù)、產(chǎn)生保持扭矩的能力，并且它們在零速時(shí)消耗的功率更少。因此，步進(jìn)電機(jī)可以比同類伺服電機(jī)便宜一個(gè)數(shù)量級。因此，當(dāng)應(yīng)用程序?qū)捜莸A(yù)算不寬容時(shí)，請考慮步進(jìn)電機(jī)。如果性能是最重要的，伺服電機(jī)可以勝任，但要做好支付更多費(fèi)用的準(zhǔn)備。