随着工业领域向自动化的转变，伺服电机和带电动执行器的步进电机变得越来越重要。为应用选择电机时，重要的是功能，而不一定是结构。以下是与直线运动相关的伺服电机和步进电机的特性（本文将无刷直流电机视为伺服电机）
扭矩和速度
伺服系统在其总可用速度范围内具有恒定扭矩。因此，如果伺服电机在10 rpm时的扭矩为1.2 nm，则在3000 rpm时的扭矩也为1.2 nm。另一方面，步进电机在低速或零速时具有最大转矩，并且在伺服速度低得多的情况下，其转矩会迅速下降。如果步进电机在1 rpm时的扭矩为3.4 nm，则在1200 rpm时降至0.2 nm并不罕见。
工程师应审查每个电机的扭矩曲线，并为应用选择合适尺寸的电机。无论扭矩如何，伺服都比步进电机运行得更快。在某些应用中，这允许变速箱与伺服一起使用，以增加应用的扭矩。齿轮箱将扭矩乘以其比率，电机速度将以相同比率上升。工程师应注意不要超过电机的最大转速。
例如，当与3:1齿轮箱一起使用时，在500 rpm下扭矩为2.3 nm的电机将具有6.9 nm的输出，但电机的转速将上升到1500 rpm以驱动齿轮箱。步进电机的高转矩和低转速曲线通常意味着它们不会使用齿轮箱。
反馈
步进电机通常是开环的。位置由提供给电机旋转的步数或脉冲数决定。总步数等于电机轴的转数或转数。如果脉冲丢失或电机无法在脉冲后移动，因为它缺少旋转轴的动力，将引入位置错误，但电机/驱动器不知道。
在某些应用中，这可能是一个问题，可以通过将系统归零来解决。此外，还可以使用外部传感器或编码器（安装在输出轴位置电机上的旋转装置）。另一方面，伺服系统本质上是闭环的，并使用编码器。使用编码器，他们可以连续监控自己的位置、电流和速度，以及电机的动作。如果位置落后，控制器可以增加参数以赶上。因此，电机始终处于受控状态。如果它没有赶上，控制器会知道它并生成错误警报来通知问题。
负载保持
执行机构通常需要在零速度下保持位置。服务器和步进器如何做到这一点是不同的，设计者通常不考虑这一点。如上所述，步进电机在零速时具有最大功率。它将以最大扭矩保持此位置，直到另一个脉冲通知它移动。这是一个没有反馈的开环。只要保持扭矩足够大，它通常比要求的尺寸大50%，这是保持负载静止的理想尺寸。
如果步进电机尺寸不正确且负载发生变化，电机可能会失速并失去脉冲。这方面没有反馈，因此最终会出现位置精度误差。然而，步进电机是最经济的解决方案。在低速应用中，它们比伺服电机提供更大的扭矩。
伺服不使用相同的程序。相反，它监视编码器保持在零速度位置。通常，使用编程的加减窗口来定义位置。这意味着，当控制器看到差异时，电机被告知返回原位窗口外的位置。在关键应用中，必须使用超过应用要求的电机分辨率来规划该运动，以便致动器杆或支架不会出现位置摆动或抖动。伺服系统通常可以在短时间内产生高达其恒定扭矩三倍的扭矩。这为它们提供了补偿负载变化所需的备用功率，而不会明显过大。伺服监控编码器位置，当发现差异时，可增加速度或电流以返回到该位置。
准确度和重复性
对于大多数工业直线运动应用，这两种电机通常都足够精确和可重复，主要是由于齿轮减速。这可以是滚珠丝杠或齿轮箱的节距，在测量的线性位置提供更多的位置计数。请记住，这些致动器应用通常使用皮带或螺钉驱动。与5 mm螺距滚珠丝杠配合使用的1024计数编码器的控制分辨率为每计数0.005 mm（5 mm/1024=0.005 mm/克拉）。对于一般的工业应用，这通常是非常好的，如果需要，可以很容易地添加。需要为每个应用计算这些分辨率，但大多数工业应用可以完成任何所需的位置分辨率。
电机选择
以下是在步进机和服务器之间进行选择的一些一般准则：
如果需要低成本，步进机是一个不错的选择。
如果负载不可预测，并产生额外的扭矩要求，伺服是一个很好的选择。
如果在断电情况下仍需完全可靠，则应选择伺服。
对于低速或低扭矩应用，应使用步进电机。
工程师可能需要仔细研究电机的具体特性，并了解其所从事应用中每种电机的优缺点。但是，如果由于步进机和服务器的特点，没有明确的电机类型选择，则带有伺服控制的步进机可能是一个不错的选择。还使用了一种新型电机，混合式步进电机。伺服步进电机具有步进电机和伺服电机的一些特点，兼有两者的优点。它们在步进电机上提供闭环，以获得伺服控制的一些优势。
步进电机和伺服电机提供广泛的功能，可使特定应用受益。关键是了解应用需要什么，并选择最能满足应用要求和工程规范的电机。尽管本文提供了选择电动执行器应用的电机类型所需的基本信息，但完成系统还需要其他元素。这些包括驱动器/控制器、智能控制器、串行或离散控制以及应用的适当尺寸。
