什么是伺服電機?與步進電機相比有什么區別?

　　一般的電機主要作為設備的動力源用于連續旋轉，與此相對，配備了控制機構的伺服電機，可以僅轉動固定角度并停在精確的位置上。利用這個特點，伺服電機廣泛應用于工業領域和業余愛好領域的各種設備控制場景中，從工業機器人的關節定位到確定無線電控制飛機的舵角，到處都有它的身影。

　　伺服電機的定義

　　伺服電機的伺服(servo)指的即是控制機構。在科技領域里，控制的一側稱為主(master)，被控制的一側稱為從(slave)，據說伺服和從都源自拉丁語的Servus(奴隸)。

　　也就是說，伺服電機這個名稱的意思就是"按照指示忠實工作"的電機，只要能夠控制旋轉位置和轉速等，無論什么機制的電機都被稱為"伺服電機"。

　　因此，有時也會將步進電機和無鐵芯電機包括在伺服電機里，在此，我們對裝配了編碼器(旋轉檢測器)，并根據該信息使用驅動器控制速度和位置(角度)的伺服電機類型進行說明。

　　伺服電機與步進電機的區別

　　步進電機與伺服電機一樣，配備了通過接受外部信號控制旋轉角度的機構，它們都可以執行設備類的定位等操作，但是具有下列區別。

　　1.控制方式

　　伺服電機通過編碼器(旋轉檢測器)檢測出旋轉位置，并將編碼器檢測到的信息反饋給控制器來控制位置。因此能夠實現高精度停止，即使是在旋轉過程中停止，如果位置有偏差也能返回原來的位置。另一方面，步進電機的旋轉角度與脈沖數成正比，驅動器通過從控制器接收這個脈沖信號來控制位置。因此，其實它并不需要檢測位置的機構，也就無法識別位置的偏差。所以可能會因意外的負載波動等原因而發生失步(指示的旋轉角度與電機旋轉不同步的狀態)。

　　①伺服電機

　　程序→控制器(脈沖信號)→驅動器(電流轉換)→電機→編碼器(編碼器信號)→驅動器(動作信息)→控制器

　　②步進電機

　　程序→控制器(脈沖信號)→驅動器(電流轉換)→電機

　　2.扭矩/轉速

　　伺服電機在低速區域和高速區域均能產生穩定扭矩，因此可以實現高速運行。步進電機只是在低速區域能夠產生較高的扭矩，在高速區域扭矩減小，因此不適合高速旋轉的用途。

　　3.成本

　　伺服電機因為需要使用昂貴的旋轉編碼器和伺服控制裝置(伺服驅動器)，成本比步進電機更高。

　　4.加速性能

　　步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。

　　伺服電機的歷史

　　伺服電機技術隨著工業機器人的進步而有顯著發展。

　　美國從20世紀50年代起重視工廠的自動化，并開始了以皮帶輸送機、自動化裝置、工業機器人等為代表的自動化進程。初期的自動化裝置和工業機器人的執行器使用液壓和氣壓定位，存在精度、使用的穩定性、管線、漏油漏氣等課題。

　　之后，隨著20世紀50?60年代DC伺服電機技術不斷發展，實用性不斷提高，它開始用于工業機器人，以替代存在問題的液壓和氣壓機構。

　　到了20世紀80年代，出現了AC伺服電機，機器人有了追求更小更輕的趨勢等，AC伺服電機因其較高的實用性，現如今幾乎應用在所有工業領域的設備類產品上。

　　伺服電機的類型

　　伺服電機可以分為DC伺服電機和AC伺服電機兩類。

　　DC伺服電機

　　由帶刷DC(直流)電機驅動的伺服電機。DC電機比AC電機容易控制，且體積小、價格低，因此以前廣泛使用，但是隨著AC電機控制技術的發展，現在使用的機會越來越少了。

　　AC伺服電機

　　由AC(交流)電機驅動的伺服電機。其控制比DC電機復雜，但是隨著控制技術的發展，現在已經是使用最普遍的伺服電機了。

　　AC伺服電機按照驅動電機的類型可以分為同步(SM)型和感應(IM)型兩類。兩者的區別在于是否使用永磁體。

　　同步(SM)型使用永磁體。電機輸出功率越大，昂貴永磁體的使用量也越多，所以成本較高。因此，多用于輸出功率較小的領域(不足10kW)，現如今隨著高性能永磁體的出現，同步型也就成了主流產品。

　　感應(IM)型不使用永磁體，用于輸出功率較大的領域(10kW以上)。

　　伺服電機的用途

　　伺服電機的優勢是精確的定位控制，因此廣泛應用于工業機器人和精密機械的控制。