通用電機(jī)主要用作設(shè)備連續(xù)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。相反，裝有控制機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)只能以固定的角度旋轉(zhuǎn)，并停在精確的位置。利用這一特性，伺服電機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和愛好領(lǐng)域的各種設(shè)備控制場景，從工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)合定位到確定無線電控制飛機(jī)的方向舵角度。

伺服電機(jī)的定義

伺服電機(jī)的伺服是指控制機(jī)構(gòu)。在科技領(lǐng)域，被控方稱為主控方，被控方稱為從控方。據(jù)說Servus和slave都來源于拉丁奴隸。

也就是說，伺服電機(jī)這個(gè)名字是指按照指令忠實(shí)工作的電機(jī)。只要能控制旋轉(zhuǎn)位置和速度，無論什么機(jī)構(gòu)，電機(jī)都叫伺服電機(jī)。

因此，有時(shí)步進(jìn)電機(jī)和無芯電機(jī)包含在伺服電機(jī)中。在這里，我們解釋配有編碼器(旋轉(zhuǎn)檢測器)的伺服電機(jī)的類型，并根據(jù)這些信息使用驅(qū)動(dòng)器來控制速度和位置(角度)。

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別

步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)一樣，都裝有通過接收外部信號(hào)來控制旋轉(zhuǎn)角度的機(jī)構(gòu)。它們都可以執(zhí)行設(shè)備定位等操作，但它們有以下區(qū)別。

1.控制方式

伺服電機(jī)通過編碼器(旋轉(zhuǎn)檢測器)檢測旋轉(zhuǎn)位置，并將編碼器檢測到的信息反饋給控制器以控制位置。因此，可以實(shí)現(xiàn)高精度停止，即使在旋轉(zhuǎn)期間停止，如果位置偏離，也可以返回到原始位置。另一方面，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，驅(qū)動(dòng)器通過從控制器接收該脈沖信號(hào)來控制位置。因此，實(shí)際上，它不需要一個(gè)機(jī)制來檢測位置，所以它不能識(shí)別位置偏差。因此，由于意外的負(fù)載波動(dòng)和其他原因，可能會(huì)出現(xiàn)失步(指示的旋轉(zhuǎn)角度與電機(jī)旋轉(zhuǎn)不同步)。

伺服電機(jī)

程序控制器(脈沖信號(hào))驅(qū)動(dòng)器(電流轉(zhuǎn)換)電機(jī)編碼器(編碼器信號(hào))驅(qū)動(dòng)器(動(dòng)作信息)控制器

步進(jìn)電機(jī)

程序控制器(脈沖信號(hào))驅(qū)動(dòng)器(電流轉(zhuǎn)換)電機(jī)

2.扭矩/轉(zhuǎn)速

伺服電機(jī)在低速和高速區(qū)域都能產(chǎn)生穩(wěn)定的扭矩，因此可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)只能在低速區(qū)域產(chǎn)生較高的轉(zhuǎn)矩，而在高速區(qū)域轉(zhuǎn)矩下降，不適合高速旋轉(zhuǎn)。

3.成本

伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)成本更高，因?yàn)樗枰褂冒嘿F的旋轉(zhuǎn)編碼器和伺服控制裝置(伺服驅(qū)動(dòng)器)。

4.加速性能

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作速度(通常每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200 ~ 400毫秒。交流伺服系統(tǒng)加速性能好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于需要快速啟停的控制場合。

伺服電機(jī)的歷史

伺服電機(jī)技術(shù)隨著工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)步

美國從20世紀(jì)50年代起重視工廠的自動(dòng)化，并開始了以皮帶輸送機(jī)、自動(dòng)化裝置、工業(yè)機(jī)器人等為代表的自動(dòng)化進(jìn)程。初期的自動(dòng)化裝置和工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行器使用液壓和氣壓定位，存在精度、使用的穩(wěn)定性、管線、漏油漏氣等課題。

之后，隨著20世紀(jì)50?60年代DC伺服電機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，實(shí)用性不斷提高，它開始用于工業(yè)機(jī)器人，以替代存在問題的液壓和氣壓機(jī)構(gòu)。

到了20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了AC伺服電機(jī)，機(jī)器人有了追求更小更輕的趨勢等，AC伺服電機(jī)因其較高的實(shí)用性，現(xiàn)如今幾乎應(yīng)用在所有工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備類產(chǎn)品上。

伺服電機(jī)的類型

伺服電機(jī)可以分為DC伺服電機(jī)和AC伺服電機(jī)兩類。

DC伺服電機(jī)

由帶刷DC（直流）電機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)。DC電機(jī)比AC電機(jī)容易控制，且體積小、價(jià)格低，因此以前廣泛使用，但是隨著AC電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在使用的機(jī)會(huì)越來越少了。

AC伺服電機(jī)

由AC（交流）電機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)。其控制比DC電機(jī)復(fù)雜，但是隨著控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)是使用最普遍的伺服電機(jī)了。

AC伺服電機(jī)按照驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型可以分為同步（SM）型和感應(yīng)（IM）型兩類。兩者的區(qū)別在于是否使用永磁體。

同步（SM）型使用永磁體。電機(jī)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(lǐng)域（不足10kW），現(xiàn)如今隨著高性能永磁體的出現(xiàn)，同步型也就成了主流產(chǎn)品。

感應(yīng)（IM）型不使用永磁體，用于輸出功率較大的領(lǐng)域（10kW以上）。

伺服電機(jī)的用途

伺服電機(jī)的優(yōu)勢是精確的定位控制，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人和精密機(jī)械的控制。

/工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)

/人形（類人）機(jī)器人的關(guān)節(jié)

/食品機(jī)械的控制裝置

/包裝機(jī)械的控制裝置

/輸送裝置的皮帶機(jī)構(gòu)

/電動(dòng)車輛等的自動(dòng)門

/液晶和半導(dǎo)體的檢查裝置等的X-Y工作臺(tái)

/沖壓和輥式給料機(jī)

/機(jī)床和檢查裝置的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)

/壓力裝置的控制

/邦定裝置的控制

/樹脂成型機(jī)的控制

/娛樂設(shè)備的控制

/無線電控制等業(yè)余愛好的用途

/涂層和氣相沉積裝置

/液晶和半導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)式清洗裝置

結(jié)語：

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。