新一代信息技術的發展，使得無人化、物聯數字化生産的工廠成為了可能。而無人化的數字智能制造的關鍵，在于各類工業母機的機電自動化和數字化。在我國，伺服電機的應用廣泛，其中應用最多的領域是機床(尤其是數控機床)，占比達20.4%，其次是電子制造設備、包裝機械、紡織機械、工業機器人、塑料機械等行業，比重分别為16.5%、12.6%、12.1%、8.7%、8.2%。

伺服電機系系統

有數據表明，未來在新一代的機電裝備中，随着各關聯産業的快速發展，雖然未來5年的增速會放緩，但仍将緩慢增長。至2026年，伺服電機行業的市場規模有望達225億元。

伺服電機的市場規模

那麼，步進電機與伺服電機之間有什麼本質不同呢？同為伺服電機家族裡的同步和異步電機是怎麼區分的呢？

步進電機與伺服電機

步進電機

是一種具有“高精度定位運行” 的同步電動機。它的驅動器根據從控制器所輸出的脈沖信号來控制電動機步進同步，以設計的步距角（分辨率）來運轉。它的特點是：僅用控制器、驅動器、電動機以開環控制方式，就可以進行簡單的、高精度定位運行的電動機。

步進電機的結構

步進電動機在本體結構上的最大特征，是在組裝了線圈的定子内側、轉子的外側有“小齒”，并在轉子的内部組裝了永磁鐵。

伺服電機

伺服電機本體搭載旋轉檢測器（編碼器），向驅動器反饋電動機軸的旋轉位置／轉速。驅動器通過演算從控制器發出的脈沖信号（位置指令／速度指令）與反饋信号（當前位置／速度）的誤差，将此誤差控制為０，進行電動機旋轉的控制。通過使用電動機、驅動器、編碼器構成閉環控制，可以進行高精度定位運行的電動機。

在本體結構上，伺服電動機在電動機的尾部搭載旋轉檢測器（編碼器等），來檢測位置和速度。

此外，在以下幾個方面，也是首選伺服電機的重大理由：

在功率輸出的選型上也有很大的不同。步進電動機與AC伺服電動機因構造的不同以及使用場合的不同，對應選型的功率規格也不同。當有高輸出功率的必要時，如功率超過100W時，通常首選AC伺服電動機。

轉速轉矩特性和定位時間不同。定位距離短，步進電動機根據收到的脈沖信号同步旋轉，低轉速領域内轉矩大（起動/減速時響應性優越），伺服電動機動作會較脈沖信号延遲（受積存脈沖的影響），低轉速領域内比步進電動機的轉矩小。定位距離長，步進電動機在高速領域内比伺服電動轉矩小，伺服電動機在高轉速領域内比步進電動機轉矩大（高速性能優越）。

在停止精度的差異大。因為步進電動機的靜止角度誤差受小齒的加工精度的影響，在小齒齒距為7.2°周期時有誤差減少的傾向（因勵磁相完全相同，所以不受定子小齒的誤差影響）。所以，以7.2°為單位進行定位時，靜止角度誤差也變小。伺服電動機停止位置精度，受編碼器的分辨率和編碼器與電動機組裝精度的影響。所以，若隻将編碼器調整為高分辨率的話，定位精度不會提升。

同步性方面。步進電動機因為是開環控制，與輸入的脈沖進行同步運行。隻要脈沖指令同步輸入，就可以進行多台電動機幾乎相同的運行。伺服電動機因為是閉環控制，相對脈沖指令發生遲延。控制多台電動機時，因遲延時間各不相同，有互相幹擾運行不穩定情況的發生。

那麼，都是伺服電機的伺服同步電機（永磁同步）和異步電機之間，又有什麼不同呢？

伺服電機分類

如果我們僅從電機運轉情況來觀察，也可以很容易得出以下簡單易懂的結論。

異步伺服電機

三相交流異步電機

異步電機的結構

同步伺服電機的結構

1、控制速度不同

同步伺服電機控制速度快，從發動到額外轉速隻需幾毫秒，而相同情況下異步電機卻需求幾秒鐘。

2、發動扭矩不同

同步伺服電機較異步伺服電機發動扭矩大，能夠帶動大慣量的物體進行運動。

3、功率密度不同

相同功率規模下，同步伺服電機能夠把體積做得更小、重量做得更輕。

4、運轉效率不同

同步伺服電機運轉效率高， 可支撐低速長期運轉，異步伺服電機支撐高速長期運轉。

5、斷電時情況不同

同步伺服電機斷電無自轉現象，可快速控制中止動作，異步伺服電機斷電有自轉現象。

伺服同步與異步伺服的區别示意

總之，由于伺服電機可使控制速度，位置精度非常準确，可以将電壓信号轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象；伺服電機轉子轉速受輸入信号控制，并能快速反應，在自動化控制系統中，用作執行元件時具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信号轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。因此，伺服電機系統在精度、矩頻、過載等性能上的優勢，比步進電機系統具有更廣的應用範圍，在機床工具、紡織機械、印刷機械和包裝機械以及新一代的機器人、新能源汽車、光伏風電等清潔能源裝備等工業母機領域，已經得到廣泛應用。

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