新一代信息技术的发展，使得无人化、物联数字化生产的工厂成为了可能。而无人化的数字智能制造的关键，在于各类工业母机的机电自动化和数字化。在我国，伺服电机的应用广泛，其中应用最多的领域是机床(尤其是数控机床)，占比达20.4%，其次是电子制造设备、包装机械、纺织机械、工业机器人、塑料机械等行业，比重分别为16.5%、12.6%、12.1%、8.7%、8.2%。

伺服电机系系统

有数据表明，未来在新一代的机电装备中，随着各关联产业的快速发展，虽然未来5年的增速会放缓，但仍将缓慢增长。至2026年，伺服电机行业的市场规模有望达225亿元。

伺服电机的市场规模

那么，步进电机与伺服电机之间有什么本质不同呢?同为伺服电机家族里的同步和异步电机是怎么区分的呢?

步进电机与伺服电机

步进电机

是一种具有“高精度定位运行” 的同步电动机。它的驱动器根据从控制器所输出的脉冲信号来控制电动机步进同步，以设计的步距角(分辨率)来运转。它的特点是：仅用控制器、驱动器、电动机以开环控制方式，就可以进行简单的、高精度定位运行的电动机。

步进电动机在本体结构上的最大特征，是在组装了线圈的定子内侧、转子的外侧有“小齿”，并在转子的内部组装了永磁铁。

伺服电机

伺服电机本体搭载旋转检测器(编码器)，向驱动器反馈电动机轴的旋转位置/转速。驱动器通过演算从控制器发出的脉冲信号(位置指令/速度指令)与反馈信号(当前位置/速度)的误差，将此误差控制为0，进行电动机旋转的控制。通过使用电动机、驱动器、编码器构成闭环控制，可以进行高精度定位运行的电动机。

在本体结构上，伺服电动机在电动机的尾部搭载旋转检测器(编码器等)，来检测位置和速度。

此外，在以下几个方面，也是首选伺服电机的重大理由：

在功率输出的选型上也有很大的不同。步进电动机与AC伺服电动机因构造的不同以及使用场合的不同，对应选型的功率规格也不同。当有高输出功率的必要时，如功率超过100W时，通常首选AC伺服电动机。

转速转矩特性和定位时间不同。定位距离短，步进电动机根据收到的脉冲信号同步旋转，低转速领域内转矩大(起动/减速时响应性优越)，伺服电动机动作会较脉冲信号延迟(受积存脉冲的影响)，低转速领域内比步进电动机的转矩小。定位距离长，步进电动机在高速领域内比伺服电动转矩小，伺服电动机在高转速领域内比步进电动机转矩大(高速性能优越)。

在停止精度的差异大。因为步进电动机的静止角度误差受小齿的加工精度的影响，在小齿齿距为7.2°周期时有误差减少的倾向(因励磁相完全相同，所以不受定子小齿的误差影响)。所以，以7.2°为单位进行定位时，静止角度误差也变小。伺服电动机停止位置精度，受编码器的分辨率和编码器与电动机组装精度的影响。所以，若只将编码器调整为高分辨率的话，定位精度不会提升。

同步性方面。步进电动机因为是开环控制，与输入的脉冲进行同步运行。只要脉冲指令同步输入，就可以进行多台电动机几乎相同的运行。伺服电动机因为是闭环控制，相对脉冲指令发生迟延。控制多台电动机时，因迟延时间各不相同，有互相干扰运行不稳定情况的发生。

那么，都是伺服电机的伺服同步电机(永磁同步)和异步电机之间，又有什么不同呢?

伺服电机分类

如果我们仅从电机运转情况来观察，也可以很容易得出以下简单易懂的结论。

异步伺服电机

三相交流异步电机

同步伺服电机的结构

1、控制速度不同

同步伺服电机控制速度快，从发动到额外转速只需几毫秒，而相同情况下异步电机却需求几秒钟。

2、发动扭矩不同

同步伺服电机较异步伺服电机发动扭矩大，能够带动大惯量的物体进行运动。

3、功率密度不同

相同功率规模下，同步伺服电机能够把体积做得更小、重量做得更轻。

4、运转效率不同

同步伺服电机运转效率高， 可支撑低速长期运转，异步伺服电机支撑高速长期运转。

5、断电时情况不同

同步伺服电机断电无自转现象，可快速控制中止动作，异步伺服电机断电有自转现象。

伺服同步与异步伺服的区别示意

总之，由于伺服电机可使控制速度，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，在自动化控制系统中，用作执行元件时具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，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。因此，伺服电机系统在精度、矩频、过载等性能上的优势，比步进电机系统具有更广的应用范围，在机床工具、纺织机械、印刷机械和包装机械以及新一代的机器人、新能源汽车、光伏风电等清洁能源装备等工业母机领域，已经得到广泛应用。