根据传统的观念，在需要速度超过800 RPM以及需要高动态响应的应用中，伺服控制系统性能更为出色。步进电机则更适合用于速度较低、低到中等加速度、需要较高保(bao)持(chi)转矩(ju)的应用。

那么这种关于步进电机(ji)和伺服电机(ji)的传统观(guan)念的依(yi)据是什么呢？下(xia)面让我们来详(xiang)细分(fen)析下(xia)。

结 构

步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)采用步(bu)(bu)进(jin)方(fang)式(shi)转动(dong)，利用磁(ci)(ci)线圈逐步(bu)(bu)拉动(dong)一个磁(ci)(ci)体，使(shi)其从一个位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)到达(da)下一个位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)。要使(shi)电机(ji)在任何方(fang)向移动(dong)100个位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，电路(lu)都需要对电机(ji)进(jin)行100次步(bu)(bu)进(jin)操(cao)作。步(bu)(bu)进(jin)电机(ji)利用脉冲实(shi)现递增(zeng)运动(dong)，可以(yi)在不使(shi)用任何反馈传(chuan)感(gan)器的(de)情况下实(shi)现精确定位(wei)(wei)。

伺(si)服电(dian)(dian)机(ji)的(de)运动(dong)方法是不同的(de)。它在磁转子上(shang)连接一个位置传感器(qi)– 即编码器(qi) – 会持续检(jian)测电(dian)(dian)机(ji)的(de)准确位置。伺(si)服会监控电(dian)(dian)机(ji)实际位置和指令位置之间的(de)差异，并对电(dian)(dian)流进行相应的(de)调整。这种闭环系统可以使电(dian)(dian)机(ji)保持在正确的(de)运动(dong)状态。

、

简便性和(he)成(cheng)本

步进电机(ji)(ji)不(bu)仅比伺服(fu)电机(ji)(ji)成本低，而且调试和(he)维(wei)护都更(geng)(geng)(geng)(geng)加简单。步进电机(ji)(ji)在(zai)静(jing)止(zhi)状态是稳定的(de)(de)，并(bing)能(neng)保持位置（即(ji)使是采用(yong)动态负载(zai)）。不(bu)过，如(ru)果(guo)某些应(ying)用(yong)场合有更(geng)(geng)(geng)(geng)高的(de)(de)性能(neng)要求，则必须采用(yong)更(geng)(geng)(geng)(geng)昂(ang)贵(gui)、更(geng)(geng)(geng)(geng)复杂(za)的(de)(de)伺服(fu)电机(ji)(ji)。

定 位

在需要随时了解机器准确位置的应用中，步进电机和伺服电机有重要差别。在通过步进电机控制的开环运动应用中，控制系统认为电机始终处于正确的运动状态。不过，在遇到问题以后，比如因为部件卡住而导致电机失速，控制器就无法了解机器的实际位置，从而导致失位(wei)。伺服电机本身的闭环系统具有一个优势：如果其被一个物体卡住，会立刻检测到。机器会停止操作，始终(zhong)不(bu)会(hui)失位(wei)。

速度和转(zhuan)矩(ju)

步进电机和伺服电机的性能差异源自他们不同的电机设计方案。步进电机的极数比伺服电机多得多，因此步进电机旋转一整圈，所需的绕组电流交换次数要多得多，从而导致在速度增加的情况下，其转矩(ju)迅速下降(jiang)。另外，如果达到了最大转矩，步进电机可能会失去速度同步化(hua)功能。出于这些原因，在大部分高速应用中，伺服电机都是首选方案。与此相反，步进电机较多的极数在低速状态下具有优势，因为此时步进电机与同等尺寸的伺服电机相比具有转矩优势。

随着(zhe)速(su)度的(de)增加(jia)，步进电机的(de)转矩(ju)会下降

热和能耗

开环步进电机采用固定电流，并会散发大量热量。闭环控制只提供速度环路所需的电流，因此避免了电机发热问题。

伺服(fu)控制系(xi)统最适合涉及到动态负载变(bian)化的高速应用，比如机械臂。步进控(kong)制(zhi)系统则更适(shi)合需要低到中(zhong)加(jia)速度和高保持转矩的(de)应用，比(bi)如3D打印机(ji)、传送(song)带、副轴等。因为步进电(dian)(dian)机(ji)成本(ben)更低，所(suo)以在使用之后，可(ke)以降(jiang)低自动化系统的(de)成本(ben)。运动控制系统如果需要利用伺服电(dian)(dian)机(ji)的(de)特性，就(jiu)必须(xu)证明这些成本(ben)较高的(de)电(dian)(dian)机(ji)物有所(suo)值。

在闭环技术进步的(de)推动下，步进电(dian)(dian)机能够渗透(tou)到以(yi)前完(wan)全属(shu)于(yu)伺服电(dian)(dian)机的(de)高性能、高速度应用领域

采用闭环(huan)技术(shu)的步(bu)进电机

如果(guo)能将闭环伺服技(ji)术(shu)优(you)势适用于步进电(dian)机，那么效果(guo)会如何呢？

我(wo)们是否能在实现(xian)步(bu)进电机成本优势的同时，达到与伺服电机相仿(fang)的性能呢？

通过结合(he)闭(bi)环(huan)控制技术，步(bu)进电(dian)(dian)(dian)机将会(hui)成(cheng)为(wei)(wei)一个同时(shi)具备伺(si)服和(he)(he)步(bu)进电(dian)(dian)(dian)机优(you)点的(de)低(di)成(cheng)本的(de)综(zong)合(he)性(xing)产品。因为(wei)(wei)闭(bi)环(huan)步(bu)进电(dian)(dian)(dian)机能(neng)够显(xian)著提高性(xing)能(neng)和(he)(he)能(neng)效，所以可(ke)以在越(yue)(yue)来越(yue)(yue)多的(de)高标(biao)准(zhun)应用中(zhong)取代(dai)更昂贵的(de)伺(si)服电(dian)(dian)(dian)机

闭环步进电机改变了很多运动控制应用中的性能-成本比。因为拥有出色的精度和能效，所以集(ji)成(cheng)式综合步(bu)进电机能够用于过去以更昂贵伺服电机为主的领域。集(ji)成式综(zong)合步进(jin)电机的成功也为让我们看到了一种可能——低成本的步进电机替代高成本伺服电机。