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伺服电机和步进电机在工业领域中是两种常见的电机，在工作原理，控制方式，性能等方面都各有不同，伺服电机和步进电机在应用方面有存在着极大的区别。
一、什么是伺服电机：
1．特定类型的线性或旋转执行器通常称为“伺服电机”。
2．从本质上讲，“伺服电机”一词是指通过持续监控来控制电机运动的机制。
3．线性执行器或旋转执行器，伺服电机。
4．角度或线性位置、速度和加速度都可以精确控制。
5．它由连接到位置反馈传感器的适当电机组成。
6．全球工业生产、过程自动化和建筑技术中常见的变速驱动器是伺服电机。
7．它们旨在用于需要高性能、快速倒车和高定位精度的运动控制应用。
伺服电机如何工作：
1．舵机如此可靠的特点之一是它们的简单性。小型直流（DC）电机，例如低成本玩具中的电机，是伺服系统的基本组成部分。
2．这些电机由电池供电，具有高转速（每分钟转数），但它们产生的扭矩相对较小。
3．由于变速箱布置，电机的快速速度减慢，同时也增加了扭矩。（功=力x距离）。
4．虽然小型电动机的扭矩很小，但它可能会旋转得很快（力小，距离大）。
5．由于伺服外壳内的齿轮配置（力大，距离小），输出的转速相当慢，但扭矩增加。
6．为了保持更轻、更便宜，廉价的伺服电机通常包括塑料齿轮。
7．为较重的作提供更大扭矩的伺服系统的齿轮由金属制成，更耐用。
伺服电机的类型：
1．交流伺服电机；
2．直流伺服电机；
3．直线和旋转伺服电机。
伺服电机的优点：
1．高性能；
2．更快的速度；
3．精确定位（因为反馈）；
伺服电机的缺点：
1．成本更高（尽管今天问题不大）；
2．所需的设置和调整。
二、什么是步进电机：
1．以不同步进运行的直流电机称为步进电机。
2．它是一种同步无刷电机，具有多个级，组成一个完整的旋转。
3．转子和定子是步进电机的两个主要部件。
4．电机的旋转轴称为转子，其固定部件定子由电磁铁组成。
5．步进电机的每转步进步数为12、24、72、144、180和200，当施加分立直流电压时，相应的步进角为30、15、5、2.5、2和1.8。这个旋转角度称为阶跃角。
6．用户可以在有或没有反馈的情况下对其进行监管。
步进电机原理：
1．一种称为步进电机的机电设备将电脉冲转换为精确的机械运动。
2．不经常旋转的特殊型直流电机称为步进电机。
3．相反，整个轮换被分解为许多相等的阶段。
4．相位是排列成组的几个线圈，组成步进电机。
5．步进电机通过将能量从输入电压依次输送到每一相，一次转动一步。
6．因此，步进电机将电能或数字输入脉冲转换为机械轴旋转。
7．转子可以是永磁体或软铁，由电磁定子包围。
8．转子和定子极可能有磨牙。
9．当在端子施加电压时，磁效应导致转子向定子移动或与定子对齐。
10．通过依次给定子通电并移动转子来产生完整的旋转，从而产生具有特定步进角的指定步数。
步进电机如何工作：
1．我们可以观察到，在初始位置，转子从当前正在运行（施加电压）的较高电磁铁开始。
2．右侧电磁铁打开，而上部电磁铁被禁用以顺时针（CW）移动转子，这会导致转子旋转90度并与有源磁铁对齐。
3．在我们回到起始位置之前，这个过程在南电磁铁和西电磁铁上以相同的方式重复。
步进电机的种类：
1．永磁步进器；
2．可变磁阻步进器；
3．混合步进电机；
步进电机的优缺点：
1．多面性；
2．更大的扭矩；
3．比伺服电机更实惠；
4．步进电机通常被认为是更安全的电机；
5．步进电机具有出色的可重复性和更长的使用寿命；
6．出色的低速扭矩；
7．步进电机不会过载；
8．步进电机的旋转角度对应于输入脉冲；
9．步进电机在停止时提供全部扭矩；
10．低速同步旋转；
11．对于需要高精度和低速的应用来说，这是一个不错的选择。
步进电机的缺点：
1．低效率；
2．步进电机的扭矩随着速度的增加而迅速降低；
3．精度差；
4．没有提供反馈来突出显示可能遗漏的作；
5．高惯性扭矩比；
6．非常响亮的步进电机；
7．必须消除保持扭矩。
三、步进电机与伺服电机的比较：
| 特性 | 直流拉丝伺服电机 | 混合步进电机 |
| 成本 | 具有同等额定功率的步进电机系统比伺服电机系统便宜 | 必须使用步进电机来实现此功能。一般来说，步进电机比具有相同额定功率的伺服电机便宜 |
| 多面性 | 伺服电机在自动化和CNC应用中的使用非常灵活 | 步进电机用途广泛，从时钟到打印机，无所不包 |
| 可靠性 | 这取决于环境以及电机的保护效果，所以这是一个折腾 | 步进器被列入此类别只是因为它不需要潜在有缺陷的编码器 |
| 框架尺寸 | 伺服电机有许多不同的框架尺寸，从小型电机到巨型电机，可以为大型设备提供动力 | 许多电机均采用NEMA标准尺寸。 在较大的尺寸中，步进电机没有伺服电机那么多不同的尺寸 |
| 设置复杂性 | 为了使用伺服电机实现适当的电机功能，必须调整（PID）闭环可变电路 | 大多数步进电机都是即插即用的。必须连接到步进电机驱动器的只是电机线 |
| 汽车寿命 | 伺服电机电刷在运行2000小时后需要更换。编码器可能还需要更换 | 步进电机中唯一的消耗部件是轴承。因此，步进电机在生活中具有适度的优势 |
| 低速高扭矩 | 在摩擦力小且传动比适当的情况下，伺服电机将在低速应用中正常工作 | 在低速时，步进电机产生最大的扭矩（RPM） |
| 高速高扭矩 | 在空载转速的90%左右，伺服电机继续提供额定扭矩 | 当步进电机的最大转速达到90%时，步进电机可能会损失高达80%的最大扭矩 |
| 重复性 | 如果设置得当，伺服电机可以具有非常好的重复性。重复性也可能受到编码器质量的影响 | 步进电机具有非常好的可重复性，并且由于其构造和功能方式，几乎不需要调整 |
| 过载安全 | 伺服电机如果机械过载，可能会发生故障 | 机械过载不太可能损坏步进电机 |
| 功率重量/尺寸比 | 在效率方面，伺服电机具有很大的功率重量比 | 由于步进电机的效率低于伺服电机，因此它们的功率重量/尺寸比通常较低 |
| 效率 | 伺服电机非常有效。轻负载下产量为80–90% | 鉴于其输出，步进电机需要大量电力，其中大部分被转化为热量。通常，步进电机效率约为70%，但步进驱动器确实在其中发挥作用 |
| 电机分辨率的灵活性 | 伺服电机的编码器定义了其分辨率，因此可能有广泛的分辨率 | 步进电机的分辨率通常为1.8或0.9度。然而，由于微步进，步进器可以实现更好的分辨率。负责的是驾驶员，而不是电机 |
| 扭矩惯性比 | 伺服电机加速负载的能力非常强 | 虽然步进电机可以加速负载，但在这方面它们无法与伺服电机相媲美。如果电机功率不够大，步进电机可能会熄火并跳过步骤 |
| 最少的热量产生 | 由于伺服电机的电流消耗与施加的负载成反比，因此产生的热量极少 | 无论负载如何，步进电机都会消耗过多的电流。当使用过多的功率时，会产生热量 |
| 储备功率和扭矩 | 在短时间内，伺服电机可以提供大约200%的恒定功率 | 步进电机缺乏动力储备。然而，步进电机可以非常有效地制动 |
| 噪声 | 伺服电机产生的噪音相对较小 | 步进电机由于控制机制而发出轻微的嗡嗡声。然而，一个好的驱动器会降低噪音强度 |
| 共振和振动 | 伺服电机没有共振问题和振动 | 由于步进电机的工作方式，它们会有些振动并存在一些共振问题 |
| 可用性 | 步进电机比伺服电机更广泛地为公众所接受 | 与好的伺服电机相比，步进电机要容易找到 |
| 电机简单性 | 由于其内部组件和外部编码器，伺服电机在机械上更加复杂 | 步进电机的设计相对简单，没有任何制造的易损件 |
| 直接驱动能力 | 由于转速高，伺服电机通常需要更高的传动比。带有直接驱动伺服电机的系统极为罕见 | 直接驱动模式将与步进电机一起正常工作。许多人只是使用电机联轴器将电机轴快速安全地连接到丝杠或滚珠丝杠 |
| 功率范围 | 伺服电机提供非常广泛的功率可用性范围，因为它们有直流和交流两种版本 | 步进电机的功率可用性范围与伺服电机不同 |
四、什么是步进电机中的微步进：
步进电机中的微步进应用无需添加齿轮减速等机械硬件即可获得。微步进涉及在指定的占空比下脉冲使能引脚以产生中间电压。
五、什么是电机效率：
当电机利用绕组中磁场和电流的相互作用来产生和产生力或扭矩时，电机效率是电机完成的机械功量和完成功所消耗的电能的量度。
六、伺服电机和步进电机中的运动控制：
1．由于极数的差异，步进电机在闭环系统中以恒定脉冲逐渐移动。
2．编码器是伺服电机所必需的，以便修改脉冲以进行位置控制。
七、运动控制中的伺服电机：
优点和缺点：
1．伺服电机的基本优势在于它们可以在高速下提供大量扭矩，这是步进电机无法做到的；
2．它们的工作效率在80%到90%之间；
3．伺服电机无振动和无共振，可与交流或直流驱动器一起运行；
4．虽然伺服电机有很多优点，但一个显着的缺点是它们比步进电机贵得多；
5．变速箱和编码器的价格加在一起会使整个系统变得相当昂贵；
此外，对编码器和齿轮箱的要求增加了系统的机械复杂性，增加了维护需求并增加了费用。
八、运动控制中的步进电机：
优点和缺点：
1．由于其众多极点，步进电机为运动控制应用提供精确的驱动控制。
2．它们随处可见，价格合理，并且在低速时具有高扭矩。
3．尽管如此，步进电机也有其局限性。
4．它们在高速行驶时几乎会损失所有扭矩，有时甚至高达80%。
5．它们会产生大量振动并且容易出现共振问题。
6．步进电机的高热量输出在某些应用中可能会出现问题。
九、步进电机和伺服电机之间的一些相似之处：
1．定位精度高。
2．小型机械装配。
3．减少机器零件数量。
4．极其平稳的速度。
5．在安静中运作。
十、为什么要使用步进电机而不是伺服电机：
1．伺服电机的效率在80%到90%之间，比步进电机更有效。
2．就整体性能而言，步进电机比伺服电机更适合低加速度、高保持扭矩应用，伺服电机适用于高速、高扭矩应用。
