浅析伺服电机的原理、分类及与步进电机的区别

什么是伺服电机？

伺服电动机也可以叫做执行电动机，是自动控制系统中的执行元件，其工作是把收到的电信号转换成电动机轴上的角速度输出或者角位移输出。

自从伺服电机推出以来，伺服电机已经在许多行业中证明了其相当有用。多年来，伺服电机一直参与完成大的任务。它们的尺寸可能很小，但是它们非常强大而且节能。有了这些特点，伺服电机广泛用于遥控玩具车，飞机，机器人和各种工业设备。近年来伺服电机也被用于工业应用，在线制造工厂，制药服务，机器人和食品服务行业。

伺服电机有几种分类？

有直流伺服电机和交流伺服电机两种分类，其主要特点是当信号电压为零时无自转现象；转速随着转矩的增加而匀速下降。

直流伺服电机是小型应用的理想选择，但不能处理大电流浪涌。然而，交流伺服电机能够应对更高的电流浪涌，并在工业机械中得到广泛的应用。谈到价格，直流电机比交流伺服更便宜，所以用得更多。此外，直流电机专门设计用于连续旋转，这使其成为机器人运动的理想选择。

伺服电机的工作原理

伺服电机的工作原理比较简单，但是其工作比较高效。伺服电路内置在电机单元内部，它使用一根通常配有齿轮的柔性轴。电信号控制电机，也决定轴的移动量。伺服电机内部设置简单：小型直流电机，控制电路和电位器。直流电机通过齿轮连接在控制轮上，当电机转动时，电位器的电阻发生变化，控制电路能够精确调节运动和方向。

当轴处于正确的(理想的)位置时，电机停止供电。如果轴没有停在目标的位置，电动机一直运转，直到进入正确的方向。目标的位置通过使用电脉冲的信号线传送。所以，电机的速度与实际和理想的位置成正比。当电机接近所需位置时，电机开始缓慢转动，但电机转到最远时，转速很快。换句话说，伺服电机只需要尽可能快地完成任务，这使得它们成为高效率的设备。

交流伺服电动机在没有控制电压时，气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有启动转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电流和励磁绕组电流不同相时，则在气隙中产生一个旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向旋转。但是对伺服电动机要求不仅是在控制电压作用下就能启动，且电压消失后电动机应能立即停转。如果伺服电动机控制电压消失后像一般单相异步电动机那样继续转动，则出现失控现象，我们把这种因失控而自行旋转的现象称为自转。

传统直流伺服电动机的基本工作原理与普通直流电动机完全相同，依靠电枢电流与气隙磁通的作用产生电磁转矩，使伺服电动机转动。通常采用电枢控制方式，即在保持励磁电压不变的条件下，通过改变电枢电压来调节转速。电枢电压越小，则转速越低；电枢电压为零时，电动机停转。由于电枢电压为零时电枢电流也为零，电动机不产生电磁转矩，不会出现“自转”。

电动机原理：电机转动原理图解（易懂版）

伺服电机步进电机的区别

1.伺服是高速低扭矩，步进是低速大扭矩

一般说来，伺服轻轻松松都能达到几千的额定转速。比如小功率伺服，也就是750W以内的伺服，日系伺服额定3000转，而欧系伺服甚至能到5000转，6000转。而步进，由于自身的特性，一般也就五六百转。但是它的扭矩却比同规格的伺服大很多，大到都可以省略减速机了。其实步进是很少加减速机的，就几百的转速，再加个减速机，那可真没什么用了。

2.伺服法兰是整的，步进法兰不是整的

伺服的法兰都是10的倍数，比如40，60，80，110，180等，而步进一般是42，57，86等，经常在工程现场听到42步进，57步进就是指法兰尺寸。步进和伺服的法兰不是一个系列，这也是区分伺服还是步进的一个重要因素。

3.伺服的加速时间可以忽略，步进不能忽略

伺服的加速时间只有几毫秒，完全可以忽略不计，而步进电机的加速时间，有几百毫秒，不要小看这点差距，虽然我们用直觉感受不出来，但是它却对机械设备的节拍有着至关重要的影响。

4.伺服过载能力强，步进几乎没有过载能力

伺服电机一般都有过载能力看比如180%，300%等，而步进几乎没有什么过载能力。

5.伺服价格高，步进便宜

这个就不说了，如果单单算重量，步进和废铜烂铁价格差不多了，而伺服，相对来说价格很高。步进主要用于速度不高，不频繁启停的场合，特别是安装空间狭小的地方，甚至，我们可以把步进当做气缸看待。而伺服，用的场合显然比步进更广泛，比如频繁启停，各种高速设备等。