伺服电机,步进电机,同步电动机和异步电动机四者间的区别与联系

一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。

所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。

目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。

交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。

当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。

交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。

它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。

因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。

2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。

当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。

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在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。

现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。

也有一些高性能的步进电机步距角更小。

如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。

以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。

对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。

步进电机与伺服电机的区别如下：一、控制的方式不同步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的，一个脉冲对应一个步距角。

伺服电机是通过控制脉冲时间的长短控制转动角度的。

二、所需的工作设备和工作流程不同步进电机所需的供电电源(所需电压由驱动器参数给出)，一个脉冲发生器(现在多半是用板块)，一个步进电机，一个驱动器(驱动器设定步距角角度，如设定步距角为0.45°，这时，给一个脉冲，电机走0.45°);其工作流程为步进电机工作一般需要两个脉冲：信号脉冲和方向脉冲。

伺服电机所需的供电电源是一个开关(继电器开关或继电器板卡)，一个伺服电机;其工作流程就是一个电源连接开关，再连接伺服电机。

三、低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。

振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。

这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。

当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。

交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

四、矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600r/min。

交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000 或3000 r/min)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

五、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。

交流伺服电机具有较强的过载能力。

以某交流伺服系统为例：它具有速度过载和转矩过载能力，其最大转矩为额转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。

(步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象)六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400ms。

同步电机、异步电机、步进电机、伺服电机的区别同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。

同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。

相比之下，同步电机较复杂，造价高。

用途同步电机大多用在大型发电机的场合。

而异步电机则几乎全用在电动机场合。

同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位，即功率因数；异步电机的功率因数不可调，一般在0.75-0.85之间，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。

但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。

另外，一些早期采用晶闸管的变频器，由于器件没有自关断能力，需要依靠负载换流，这时需要用到同步电机。

同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。

但是，同步机因为有励磁绕组和滑环，需要操作工人有较高的水平来控制励磁，另外，比起异步电机的免维护来，维护工作量较大；所以，现在2500KW以下的电动机，现在大多选择异步电机。

在功率较小时，效率的差别已经变得微不足道了。

在应用变频器时应用变频器时，需要将电机和电网断开，将变频器接入。

接入变频器后，电网侧的功率与电机无关，只与变频器有关。

因此，除非用户原来已经有同步电机，否则应该选用异步电机，因为变频器和电机的造价都便宜。

当然，如果选用早期的负载换流型变频器，则电机必须选用同步电机，这是变频器对电机的要求。

简单的说：同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50周交流电网供电而转动.异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机.而同步电机定子同异步电机,其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机.异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备.步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的，一个脉冲对应一个步距角。

一、电机基本分类1、按输入电流划分1) 直流电机原理：输入电流为直流通过电刷和换向片使电机转子持续不断的得到同一方向电流。

优点：直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑，过载能力较强，起动和制动转矩较大。

缺点：由于电刷易磨损，所以电机寿命不高；并且直流电机功率相对较小。

2) 交流电机原理：输入电流为交流，用电磁铁代替永磁体，交流信号加载到电机定子上产生旋转磁通势，从而使电机绕组不断切割磁力线产生场力。

优点：寿命高，功率大，受到大电流冲击时不易损坏，冷却制动都较为方便。

缺点：精度低，调速性能较差。

2、按控制方式划分1) 传统电机原理：模拟量输入，即对电枢绕组直接通电，对电机的控制完全取决于对输入电流和电压的控制。

优点：价格低，控制电路简单，功率可以做到很大。

缺点：精度很低，调速曲线很粗糙。

2) 步进电机原理：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

优点：由于是数字量输入，电机精度得到了极大的提高，速度与加速度控制很容易实现，且控制效果较好。

缺点：高速时性能差，控制器驱动器电路复杂体积大。

价格高于传统电机。

3) 伺服电机原理：伺服电动机又称执行电动机，分为直流和交流伺服电动机两大类，伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

优点：由于伺服电机自带电机编码器形成内闭环所以控制精度很高，能在高速下正常运行。

驱动器可与上位机直接通信。

缺点：价位高，进口商品供货周期长，维修费用高。

3、按换向方式划分1) 有刷电机原理：电机电刷的原理与滑环类似，直流电机通过电刷将直流电输送到绕组上，电刷的存在使得电机在转动过程中不会绕线。

异步伺服电机与同步伺服电机有何差别异步伺服和同步伺服原理一样吗异步伺服与同步伺服作为市场两大节能电机，凭借着各自功能占据着市场上不可动摇的地位，那么异步伺服电机跟同步伺服电机有何区别呢？其节能原理是一样的吗？对于这两个问题，下面我将结合一下内容进行解答。

首先来来看看异步伺服和同步伺服的定义：注塑机异步伺服就是采用矢量驱动器直接驱动异步电机，并且具有反馈功能的装置。

异步伺服技术的特点是系统动态响应快、性价比高、安装简单、出现故障不影响注塑机生产及维护成本低等。

永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机。

永磁同步伺服电机是交流永磁伺服电动机的一种。

在中小容量高精度传动领域，广泛采用永磁同步伺服电机，以在转子上加永磁体的方法来产生磁场。

由于永磁材料的固有特性，它不再需要外加能量就能在其周围空间建立很强的永久磁场。

这既可简化电机结构，又可节约能量。

同步伺服电机和感应电机一样是一种常用的交流电机。

特点是稳态运行时，转子的转速和电网频率之间的关系n=ns=60f/p，ns成为同步转速。

若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关，运行效率高。

异步伺服电动机的基本特点是，转子绕组不需与其它电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工业生产机械拖动的要求。

其局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差。

此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。

同步伺服电机主要用脉冲控制，异步主要用模拟量控制，当然各种控制方式他们都有。

同步电机对于各种高速起停，定位什么的都比异步的要好。

异步伺服电机的功率可以做的比同步的大很多。

同步的一般做进给运动，位置控制。

异步的一般用在主轴，注塑机这种大功率的地方，适合长时间高速运动。

散热比较好。

以上就是异步伺服跟同步伺服的区别之处，但是不管是异步还是同步，其实都是为节能电机的，只是相互有点着重点不一样而已，因此，对于怎样选择这两款不同的电机，可以结合不同的需求进行选择。

一、步进电机而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。

步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。

因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。

我国的步进电机在二十世纪七十年代初开始起步，七十年代中期至八十年代中期为成品发展阶段，新品种和高性能电机不断开发，目前，随着科学技术的发展，特别是永磁材料、半导体技术、计算机技术的发展，使步进电机在众多领域得到了广泛应用。

二、伺服电机伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

直流伺服电机可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。

可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器，更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。

调速性好，单位重量和体积下，输出功率最高，大于交流电机，更远远超过步进电机。

多级结构的力矩波动小。

三、步进电机和伺服电机的主要区别1.工作原理方面的区别步进电机是通过依次激活每个电磁线圈的方式来实现转动的。

当电流经过每个线圈时，电磁力将引起转子对齿轮或传动系统的转动。

每次激活电磁线圈，转子就会以固定的角度移动一步。

因此，步进电机的运动是离散的，可以精确控制每一步的位置。

相比之下，伺服电机是通过反馈控制系统来实现精确控制和定位。

伺服电机的系统结构包括一个电机、编码器和反馈控制器。

编码器会实时监测电机转子的位置，并将数据反馈给控制器。

控制器根据所需位置和实际位置之间的差异来调整电机的转速和力矩输出，以确保精确的运动控制。

伺服电机，步进电机,同步电动机和异步电动机四者间的区别与联系在运动控制领域，经常会接触到伺服电机,步进电机，同步电动机和异步电动机等名词，许多新手经常百思不得其解，他们之间的区别到底是怎么样的呢？研控工程部康经理就这些问题做了专门描述,下面我将其内容整理出来分享给大家。

步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。

在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异.现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1。

8°，五相混合式步进电机步距角一般为0。

72 °、0。

36°。

也有一些高性能的步进电机步距角更小。

如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0。

09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0。

9°、0。

72°、0。

36°、0。

18°、0.09°、0。

072°、0。

036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。

以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0。

036°.对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9。

伺服电机和步进电机的区别伺服电机和步进电机是常用的两种电机类型，它们在工业自动化和机械控制领域有广泛的应用。

虽然它们都是用于转动控制，但在工作原理、性能特点以及适用场景上存在一些重要的区别。

本文将详细介绍伺服电机和步进电机的区别。

一、工作原理的区别1. 伺服电机的工作原理伺服电机是通过外部的控制信号来实现位置和速度的闭环控制。

它包括了电机、编码器、驱动器和控制器等部件。

当控制信号传输到电机驱动器时，驱动器会将电流传送到电机，以产生转矩。

同时，编码器会不断地向控制器反馈电机的实际位置信息。

控制器利用编码器所反馈的信息来计算误差，并产生相应的调整信号送回驱动器，从而实现位置和速度的精确控制。

2. 步进电机的工作原理步进电机是一种开环控制的电机，它通过向电机控制器输入脉冲信号来驱动电机转动。

电机驱动器会将脉冲信号转换为电流，产生转矩。

步进电机的转角是离散的，每个脉冲信号使电机转动一个固定的步距，因此步进电机的运动是精确可控的。

二、性能特点的区别1. 伺服电机的性能特点伺服电机具有高精度、高速度和高转矩输出的特点。

由于采用闭环控制，伺服电机能够实现准确的位置和速度控制。

此外，伺服电机具有较低的转矩波动和较快的动态响应性能，适用于对运动精度要求较高的场景。

2. 步进电机的性能特点步进电机具有较低的成本和较简单的控制系统。

由于采用开环控制，步进电机的控制系统相对简化，适用于一些对成本要求较低且控制精度要求不高的场景。

此外，步进电机具有较高的静态转矩和较大的抗负载特性，适用于一些需要大转矩输出的场合。

三、适用场景的区别1. 伺服电机的适用场景伺服电机广泛应用于需要高精度、高速度和高转矩输出的场景，如数控机床、印刷设备和纺织设备等。

由于其闭环控制的特点，伺服电机能够实现较高的定位精度和过载能力，适用于对运动控制要求严格的应用领域。

2. 步进电机的适用场景步进电机广泛应用于需要连续旋转、较低成本和简化控制系统的场景，如3D打印机、扫描仪和机器人等。