隨著工業(yè)領域向自動化的轉變，伺服電機和帶電動執(zhí)行器的步進電機變得越來越重要。為應用選擇電機時，重要的是功能，而不一定是結構。以下是與直線運動相關的伺服電機和步進電機的特性（本文將無刷直流電機視為伺服電機）
扭矩和速度
伺服系統(tǒng)在其總可用速度范圍內(nèi)具有恒定扭矩。因此，如果伺服電機在10 rpm時的扭矩為1.2 nm，則在3000 rpm時的扭矩也為1.2 nm。另一方面，步進電機在低速或零速時具有最大轉矩，并且在伺服速度低得多的情況下，其轉矩會迅速下降。如果步進電機在1 rpm時的扭矩為3.4 nm，則在1200 rpm時降至0.2 nm并不罕見。
工程師應審查每個電機的扭矩曲線，并為應用選擇合適尺寸的電機。無論扭矩如何，伺服都比步進電機運行得更快。在某些應用中，這允許變速箱與伺服一起使用，以增加應用的扭矩。齒輪箱將扭矩乘以其比率，電機速度將以相同比率上升。工程師應注意不要超過電機的最大轉速。
例如，當與3:1齒輪箱一起使用時，在500 rpm下扭矩為2.3 nm的電機將具有6.9 nm的輸出，但電機的轉速將上升到1500 rpm以驅動齒輪箱。步進電機的高轉矩和低轉速曲線通常意味著它們不會使用齒輪箱。
反饋
步進電機通常是開環(huán)的。位置由提供給電機旋轉的步數(shù)或脈沖數(shù)決定?？偛綌?shù)等于電機軸的轉數(shù)或轉數(shù)。如果脈沖丟失或電機無法在脈沖后移動，因為它缺少旋轉軸的動力，將引入位置錯誤，但電機/驅動器不知道。
在某些應用中，這可能是一個問題，可以通過將系統(tǒng)歸零來解決。此外，還可以使用外部傳感器或編碼器（安裝在輸出軸位置電機上的旋轉裝置）。另一方面，伺服系統(tǒng)本質上是閉環(huán)的，并使用編碼器。使用編碼器，他們可以連續(xù)監(jiān)控自己的位置、電流和速度，以及電機的動作。如果位置落后，控制器可以增加參數(shù)以趕上。因此，電機始終處于受控狀態(tài)。如果它沒有趕上，控制器會知道它并生成錯誤警報來通知問題。
負載保持
執(zhí)行機構通常需要在零速度下保持位置。服務器和步進器如何做到這一點是不同的，設計者通常不考慮這一點。如上所述，步進電機在零速時具有最大功率。它將以最大扭矩保持此位置，直到另一個脈沖通知它移動。這是一個沒有反饋的開環(huán)。只要保持扭矩足夠大，它通常比要求的尺寸大50%，這是保持負載靜止的理想尺寸。
如果步進電機尺寸不正確且負載發(fā)生變化，電機可能會失速并失去脈沖。這方面沒有反饋，因此最終會出現(xiàn)位置精度誤差。然而，步進電機是最經(jīng)濟的解決方案。在低速應用中，它們比伺服電機提供更大的扭矩。
伺服不使用相同的程序。相反，它監(jiān)視編碼器保持在零速度位置。通常，使用編程的加減窗口來定義位置。這意味著，當控制器看到差異時，電機被告知返回原位窗口外的位置。在關鍵應用中，必須使用超過應用要求的電機分辨率來規(guī)劃該運動，以便致動器桿或支架不會出現(xiàn)位置擺動或抖動。伺服系統(tǒng)通?？梢栽诙虝r間內(nèi)產(chǎn)生高達其恒定扭矩三倍的扭矩。這為它們提供了補償負載變化所需的備用功率，而不會明顯過大。伺服監(jiān)控編碼器位置，當發(fā)現(xiàn)差異時，可增加速度或電流以返回到該位置。
準確度和重復性
對于大多數(shù)工業(yè)直線運動應用，這兩種電機通常都足夠精確和可重復，主要是由于齒輪減速。這可以是滾珠絲杠或齒輪箱的節(jié)距，在測量的線性位置提供更多的位置計數(shù)。請記住，這些致動器應用通常使用皮帶或螺釘驅動。與5 mm螺距滾珠絲杠配合使用的1024計數(shù)編碼器的控制分辨率為每計數(shù)0.005 mm（5 mm/1024=0.005 mm/克拉）。對于一般的工業(yè)應用，這通常是非常好的，如果需要，可以很容易地添加。需要為每個應用計算這些分辨率，但大多數(shù)工業(yè)應用可以完成任何所需的位置分辨率。
電機選擇
以下是在步進機和服務器之間進行選擇的一些一般準則：
如果需要低成本，步進機是一個不錯的選擇。
如果負載不可預測，并產(chǎn)生額外的扭矩要求，伺服是一個很好的選擇。
如果在斷電情況下仍需完全可靠，則應選擇伺服。
對于低速或低扭矩應用，應使用步進電機。
工程師可能需要仔細研究電機的具體特性，并了解其所從事應用中每種電機的優(yōu)缺點。但是，如果由于步進機和服務器的特點，沒有明確的電機類型選擇，則帶有伺服控制的步進機可能是一個不錯的選擇。還使用了一種新型電機，混合式步進電機。伺服步進電機具有步進電機和伺服電機的一些特點，兼有兩者的優(yōu)點。它們在步進電機上提供閉環(huán)，以獲得伺服控制的一些優(yōu)勢。
步進電機和伺服電機提供廣泛的功能，可使特定應用受益。關鍵是了解應用需要什么，并選擇最能滿足應用要求和工程規(guī)范的電機。盡管本文提供了選擇電動執(zhí)行器應用的電機類型所需的基本信息，但完成系統(tǒng)還需要其他元素。這些包括驅動器/控制器、智能控制器、串行或離散控制以及應用的適當尺寸。
