一般的電機主要作為設(shè)備的動力源用于連續(xù)旋轉(zhuǎn)，與此相對，配備了控制機構(gòu)的伺服電機，可以僅轉(zhuǎn)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(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和業(yè)余愛好領(lǐng)域的各種設(shè)備控制場景中，從工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)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(gòu)。在科技領(lǐng)域里，控制的一側(cè)稱為主（master），被控制的一側(cè)稱為從（slave），據(jù)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(zhuǎn)位置和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)檢測器），并根據(jù)該信息使用驅(qū)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(qū)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(zhuǎn)角度的機構(gòu)，它們都可以執(zhí)行設(shè)備類的定位等操作，但是具有下列區(qū)別。

1.控制方式

伺服電機通過編碼器（旋轉(zhuǎn)檢測器）檢測出旋轉(zhuǎn)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?qū)崿F(xiàn)高精度停止，即使是在旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，驅(qū)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(gòu)，也就無法識別位置的偏差。所以可能會因意外的負(fù)載波動等原因而發(fā)生失步（指示的旋轉(zhuǎn)角度與電機旋轉(zhuǎn)不同步的狀態(tài)）。

①伺服電機

程序→控制器(脈沖信號)→驅(qū)動器(電流轉(zhuǎn)換)→電機→編碼器(編碼器信號)→驅(qū)動器(動作信息)→控制器

②步進電機

程序→控制器(脈沖信號)→驅(qū)動器(電流轉(zhuǎn)換)→電機

2.扭矩/轉(zhuǎn)速

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

3.成本

伺服電機因為需要使用昂貴的旋轉(zhuǎn)編碼器和伺服控制裝置（伺服驅(qū)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(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)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(shù)隨著工業(yè)機器人的進步而有顯著發(fā)展。

美國從20世紀(jì)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(yè)機器人等為代表的自動化進程。初期的自動化裝置和工業(yè)機器人的執(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伺服電機技術(shù)不斷發(fā)展，實用性不斷提高，它開始用于工業(yè)機器人，以替代存在問題的液壓和氣壓機構(gòu)。

到了20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)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(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(qū)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(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在使用的機會越來越少了。

AC伺服電機

由AC（交流）電機驅(qū)動的伺服電機。其控制比DC電機復(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了。

AC伺服電機按照驅(qū)動電機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）。

伺服電機的用途

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

/工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)

/人形（類人）機器人的關(guān)節(jié)

/食品機械的控制裝置

/包裝機械的控制裝置

/輸送裝置的皮帶機構(gòu)

/電動車輛等的自動門

/液晶和半導(dǎo)體的檢查裝置等的X-Y工作臺

/沖壓和輥式給料機

/機床和檢查裝置的旋轉(zhuǎn)工作臺

/壓力裝置的控制

/邦定裝置的控制

/樹脂成型機的控制

/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)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計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。