直驅伺服電機特征

直接驅動技術：直接連接到負載增加了扭轉剛度

提高定位精度、無反沖操作、高動態負載逆轉而不會損壞組件、免維護潤滑;

高性能：無需齒輪即可實現高扭矩運行、峰值扭矩高達5310lb-in(600Nm)、最高速度可達500rpm;

高分辨率串行編碼器：絕對編碼器標準、大器自動識別電機并優化參數、錯誤檢查消除了電氣噪聲造成的運動丟失。

多年來，由于多種原因，步進電機一直是設計用于儀器儀表的最受歡迎的電機類型。步進電動機已經變得越來越商品化，并且可以容易地獲得。此外，不斷增長的“制造商運動”同時使它們更受歡迎并降低了成本。與伺服電機不同，步進電機不需要調整即可優化其性能。此外，縮放和運動命令通常使用步進電機即可快速簡便地執行。

伺服電動機在執行復雜的(轉矩，速度或位置)回路閉合時通常需要更多的專業知識。最后，微步進使大多數現代驅動電子設備能夠使步進電機步進或遞增至每轉50,800步或更高的分辨率。

為了應對這些趨勢，儀器設計人員越來越多地轉向伺服電機和直接驅動技術。對于設計者而言，探索這些技術與步進電機的比較可能很有用。

與步進電機很像，伺服電機既可以用作傳統的旋轉電機，也可以用作線性伺服電機(圖1)。多項優勢正導致越來越多的儀器制造商選擇伺服電機來提高其性能：

更大的轉矩：對于僅需要短脈沖或力的線性伺服等效值(通常用于加速對象)的應用，可以在短時間內為伺服電動機提供比連續運行更大的電流。

更高的速度：伺服電動機的速度通常是典型步進電動機的2-3倍。這有可能使設計人員能夠進一步減少體積，從而在較小的封裝中獲得更大的扭矩。例如，比較兩個等效的堆長NEMA框架電機：一個步進器(HV233)和一個伺服器(SM233)。這兩種電動機的性能曲線都是在相同的工作條件下于環境溫度下產生的，并且向驅動電子設備提供了相同的120伏交流電。如果將步進電機的性能與伺服器的連續性能進行比較，則在低RPM(小于1000)下，步進電機有一個較小的轉矩優勢;但是，一旦達到更高的RPM，步進電機的轉矩性能就會急劇下降，伺服的速度轉矩性能變得突出。現在考慮伺服電機相對于步進電機的峰值性能。當然，伺服器只能在此峰值轉矩范圍內運行很短的時間，并且必須允許產生的熱量散發，但是在該運行范圍內，伺服器的極端優勢顯而易見(圖2)。

更高的精度：伺服電機使用反饋設備，該設備使用編碼器來感測系統中的錯誤，并通過圍繞電機，轉矩，速度或位置的控制環來糾正此錯誤，以達到所需的機械性能。提供多種編碼器選項。在旋轉電機中，選件包括典型的玻璃盤或新型低成本磁，正交，極堅固的旋轉變壓器，模擬正弦/余弦和多圈絕對格式，從而無需歸位。線性編碼器技術提供的技術類似于旋轉設備上可用的技術：

較低的可聞噪聲：正確調諧的伺服電機是忍者式安靜的。伺服驅動應用中最大的噪聲源通常是傳動系統或軸承。步進電機在運行期間通常會發出約68 dB的聲音。

靈活的繞組技術：現代化的設計軟件可以非常精確地模擬伺服電機的性能。伺服電機通常可以采用非常受控的，幾乎類似于CNC的方式進行特殊纏繞，以使其性能曲線與應用的速度和扭矩要求相匹配。

顧名思義，直接驅動技術無需使用任何機械減速裝置或傳動系統即可在電動機和有效負載之間建立直接耦合。它的主要缺點是缺乏機械優勢。應用程序所需的任何力或扭矩都必須由電動機直接產生，這可能需要使用更大的電動機和更大的總電流。但是，就儀器設計而言，直接驅動技術比步進器具有多個優勢：

集成的旋轉套件電機：在許多情況下，旋轉套件電機可以減小給定應用程序的大小。在旋轉應用中，套件電機消除了齒輪或皮帶。在線性應用中，它們也可以直接集成到螺釘上，以消除耦合，從而增加了執行器的整體長度和柔韌性。旋轉套件電機通常包括：

定子或線圈–這是電動機的繞線銅部分，利用電流產生磁場來驅動電動機。

轉子–定子向固定的一組磁鐵(通常稱為轉子)施加磁場。

霍爾效應傳感器–小型霍爾效應傳感器相對于彼此處于各種偏移位置，以在驅動電子設備內建立換向角，以指示在給定的旋轉位置哪個相應接收功率。

集成線性電機：本質上，線性伺服電機就像平展的旋轉電機一樣。電機直接耦合到負載，因此沒有機械上的優勢，應用程序所需的所有力必須直接由電機產生。

過去，降低成本的愿望通常決定了使用諸如步進電機之類的低成本技術。但是，考慮到儀器制造商不斷增加的壓力以最大化其機器的價值，再加上低成本伺服電機和反饋設備的可用性，他們開始更加考慮直接驅動和伺服電機技術的潛力。