工程上不存在完美解决方案的事，这只是眼前问题的最佳解决方案。对于伺服电机和步进电机尤其如此。两者都广泛用于工业。也不是太阳网集团8722解决方案。但是，如果正确使用，则步进电机和伺服电机都可以为非常成功的系统提供有效，可靠的功率。两者之间进行选择很多特点，但最重要的是速度和价格。

　　步进电机

　　步进电机由带永磁体的转子和带绕组的固定定子组成。当电流流过定子绕组时，它会产生磁通量分布，该磁通量分布与转子的磁场分布相互作用以施加旋转力。步进电机的极数很高，通常为50或更多。步进电机驱动器按顺序给每个极通电，以使转子以一系列增量或步长旋转。由于极数很高，因此运动似乎是连续的。

　　步进电动机具有许多积极特性。因为它们产生增量运动，所以它们通常是开环运行的，从而消除了编码器或分解器的成本和复杂性。高极数使它们可以在零速时产生很高的扭矩。它们紧凑且通常经济。

　　步进电机以经济的价格提供了良好的性能，适用于要求低速，加速和高精度的应用。不利的一面是，步进电机具有速度限制。它们通常在1200 RPM或更低的速度下运行效果最佳。尽管它们在零速时产生高扭矩，但扭矩会随着速度的增加而下降。例如，以零速产生100盎司英寸的电动机在500 RPM时只能输出50盎司英寸，而在1000 RPM时只能输出10盎司英寸。

　　从理论上讲，可以使用齿轮箱来增加扭矩，但这是步进电动机低速行驶的一个问题。在1200 RPM步进电机上添加10：1齿轮减速器可能会使扭矩增加一个数量级，但也会使速度降至120 RPM。如果使用电动机来驱动滚珠丝杠致动器或类似装置，则电动机可能无法提供足够的速度来满足应用需求。

　　步进电机通常无法提供大于NEMA 34的机架尺寸，大多数应用属于NEMA 17或NEMA 23电机尺寸。结果，发现能够产生超过1,000至2,000盎司英寸扭矩的步进电机是不寻常的。

 

　　如这些转矩与速度曲线所示，步进电动机在零速度下提供峰值转矩，而转矩随速度增加而降低(绿色)。相反，伺服电机转矩在整个工作范围内(蓝色和红色)保持大致恒定。

　　步进电机也有性能限制。您可以将步进电机视为弹簧质量系统。电动机需要打破摩擦才能开始转动并移动负载，此时转子尚未完全受到控制。结果，前进五步的命令可能只会导致电动机旋转四步或六步。

　　但是，如果驱动器命令电动机前进200步，它将在几步之内完成，这时的误差为百分之几。尽管我们命令步进电机的分辨率通常为每转25,000至50,000个计数，但是由于该电机是负载状态下的弹簧质量系统，因此我们的典型分辨率为每转2,000至6,000个计数。尽管如此，在这些分辨率下，甚至200步的移动也只相当于几分之一度。

　　添加编码器将使系统能够准确跟踪运动，但无法克服电动机的基本物理原理。对于需要提高定位精度和分辨率的应用，伺服电机提供了更好的解决方案。

　　伺服电机

　　像步进电机一样，伺服电机也有许多实现方式。让我们考虑最常见的设计，它包含一个带有永磁体的转子和一个带有绕组的固定定子。在此电流也产生作用在转子上的磁场分布，以产生转矩。但是，伺服电机的极数比步进电机低得多。结果，它们必须闭环运行。

　　通常，伺服电动机比步进电动机更复杂。它们的运行速度比步进电机快得多，速度约为数千RPM (图3)。这使得伺服电机可以与变速箱一起使用，以有用的速度传递更高的扭矩。它们还在电动机的转速范围内提供更一致的转矩。与步进电机不同，它们本身没有保持转矩。

　　闭环运行使控制器/驱动器可以命令负载保持在特定位置，但是，电动机将不断进行调整以将其保持在该位置。因此，伺服电动机实际上可以传递保持转矩。但是请注意，零速转矩情况取决于电动机的尺寸，以控制负载并防止在指令位置附近发生振荡。

图为太阳网集团8722(中国)责任有限公司官网步进伺服电机

　　伺服电机具有闭环反馈，与步进电机相比，可提供高精度定位以及更好的速度和加速度。代价是增加了成本，尺寸和复杂性。

　　伺服电机通常使用稀土磁体，而步进电机则更经常使用便宜的常规磁体。稀土磁体可以在较小的封装中产生更高的扭矩。伺服电机的整体外形尺寸也具有扭矩优势。伺服电机的直径通常从NEMA 17一直到220 mm。由于这些综合因素的影响，伺服电机可以提供高达250英尺磅的扭矩。

　　速度和转矩的结合使伺服电动机比步进电动机具有更好的加速度。他们还提供更好的定位精度为闭环操作的结果。

　　最后的想法

　　伺服电机具有不可否认的性能优势。然而，就可重复性而言，步进电机可能具有相当的竞争力。这一点引起了人们对步进电机的普遍误解，这就是空转的神话。如前所述，步进电机的质量弹簧特性可能会导致一些失步。由于驱动器命令步进器移动到某个角度位置，因此丢失的步数不会在每次旋转之间传递。旋转旋转，步进电机具有很高的可重复性。寻找这个主题在将来的文章更详细的讨论。

　　上面的讨论使我们最终了解了步进轴和伺服轴之间的关键区别，即成本。步进电机通常不需要反馈，它们使用便宜的磁铁，并且很少装有变速箱。由于极数高并且它们具有产生保持转矩的能力，因此它们在零速时消耗的功率更少。结果，步进电动机可以比同类伺服电动机便宜多达一个数量级。

　　总而言之，步进电机是低速，低加速度和低精度要求的应用的良好解决方案。这使得这些电机非常适合医疗，生物技术，安全和国防，以及半导体制造应用。伺服电机用于需要高速度，高加速度和高精确度系统是更好的选择。权衡是较高的成本和复杂性。伺服电机通常用于包装，转换，卷筒纸加工和类似应用中。

　　当您的应用程序可以满足您的要求却预算不满足时，请考虑使用步进电机。如果性能是最重要的方面，伺服电机将做的工作，但要准备付出更多。

　　正确选择电机的参考点

　　扭矩要求

　　速度要求

　　所需的加速度

　　负载质量和惯性

　　预算

　　尺寸限制

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