伺服电机与步进电机——自动化设备的动力重心

一、 概述
伺服电机和步进电机是自动化设备中实现精密运动控制的两种主流执行元件。它们都能精确控制位置和速度，但原理和特性不同。

二、 核心原理与对比

1. 步进电机：将电脉冲信号转换为角位移。每接收一个脉冲，电机旋转一个固定角度（步距角）。开环控制，结构简单，成本低，但在低速时可能振动，高速易丢步，且存在发热问题。

2. 伺服电机：闭环控制。电机本体通常为永磁同步电机，内置编码器实时反馈转子位置给驱动器，构成位置、速度、电流三环控制。具有动态响应快、过载能力强、运行平稳、精度高等特点。

三、 主要用途

1. 步进电机适用场景：对成本敏感、中低速运行、负载稳定、精度要求中等的场合，如小型桌面设备、LED分板机、低端3D打印机。

2. 伺服电机适用场景：高速高响应、负载变化大、要求精确定位和同步性的场合，如工业机器人、高速贴片机、高端数控机床、飞剪追剪设备。

四、 选型与集成要点

1. 步进选型：重点计算负载转矩和转动惯量，选择保持转矩足够且有2-3倍安全余量的电机。需注意低速共振区和高速力矩下降曲线。

2. 伺服选型：更为复杂。需计算等效负载惯量（折算到电机轴）、最高转速、所需最大转矩（加速转矩+负载转矩+摩擦转矩）。惯量比（负载惯量/电机转子惯量）是衡量系统响应性的关键指标，通常建议控制在10倍以内，高性能场合要求更小。

3. 绘图表示：在机械图纸中，电机通常以简化外形（带安装法兰和轴伸）表示。必须精确标注电机安装面的止口尺寸、螺孔分布、轴伸的键槽或螺纹孔尺寸（如抱紧式）以及编码器/刹车器接口位置。与减速机、联轴器的对接尺寸是关键。

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