步進電機與伺服電機均可用于Bimba OLE執行器，是位置控制領域中最優秀的電機技術。選擇哪一種取決于速度、扭矩、價格及供貨周期等因素。以下將對兩種技術進行詳細比較。

一、步進電機

1. 設計原理

步進電機被稱為“數字電機”，因為它像時鐘指針一樣步進運動。當第一組線圈通電時，轉子齒與第一組定子繞組對齊并保持位置；當第二組繞組通電時，轉子齒輕微移動并與第二組定子繞組對齊。這一過程稱為一個“全步”。

通常每轉為200步，每步1.8°。現代控制器可實現高達每轉20,000步的分辨率，即每步0.018°。

2. 系統組成

功能角色 對應組件 說明

大腦 運動控制器 接收指令并發出步進脈沖與方向信號

肌肉 驅動器/放大器 提供適當電流與電壓，按順序激勵電機繞組

手臂 電機與執行器 輸出推力與速度，帶動負載運動

眼睛 編碼器（可選） 反饋位置信號，實現閉環控制（非必須，步進電機可開環運行）

實際產品中，以上功能可能集成在一起，如控制器內置驅動器、電機內置編碼器等。

3. 性能特點

優點：

成本最低的位置控制電機技術

可開環運行，無需編碼器

低速時扭矩高

采用NEMA標準機座，安裝與軸徑標準化

缺點：

扭矩隨轉速升高快速下降

可能失步（負載扭矩超過電機在該速度下的扭矩能力）

同步精度較低，誤差通常在行程末端校正，非實時

避免失步的方法：

選用更大電機（扭矩余量加倍）

降低運行速度

提高繞組電壓或電流

加裝編碼器監測并校正失步

二、伺服電機

1. 設計原理

伺服系統泛指任何帶反饋的裝置。伺服電機的定子線圈按順序通電，驅動磁性轉子旋轉。控制器需通過霍爾傳感器或編碼器實時獲取轉子位置，以決定下一組繞組的激勵。

2. 系統組成

伺服系統框圖與步進系統類似，但組件技術不同：

伺服放大器對應步進驅動器

編碼器為必需組件，實現閉環控制

3. 性能特點

優點：

高速運行能力

高加速度

高精度定位

高速區扭矩更高

可實時同步多臺電機（實時誤差校正）

缺點：

系統更復雜

需進行參數調優以實現最佳性能

成本更高

最低速時扭矩低于同尺寸步進電機

安裝尺寸與軸徑缺乏標準化，各廠家不一

三、在執行器中的應用考慮

無論選擇哪種電機，都需與執行器設計匹配：

伺服電機在低速時可能無法達到步進電機的低速性能

在同一執行器上用伺服替換步進電機，不一定能在高速時獲得更大推力，因為其他執行器組件可能成為瓶頸

選擇指南：

步進電機 伺服電機 對執行器的影響

低速扭矩更大 高速扭矩更大 可能需要特殊執行器組件（聯軸器、螺桿、螺母等）

成本更低 成本更高 步進電機有助于降低成本

可實現中等精度同步 可實現高精度同步 伺服是多軸應用的首選，需專用控制器

誤差在行程末端校正 實時連續誤差校正 伺服是精確定位的首選；為提高精度，可能需要反間隙螺母

無需編碼器（可開環） 必需編碼器

系統簡單 系統復雜

可能失步 不會失步

無需調優 調優至關重要 伺服調優不當會嚴重影響執行器性能

標準尺寸便于安裝互換 尺寸不標準化帶來挑戰 選用伺服前需確認其能與執行器安裝兼容，可能需要特殊電機座和聯軸器

步進電機適合對成本敏感、低速高扭矩、系統簡單的應用，且可無需編碼器開環運行。

伺服電機適用于高速、高精度、高動態響應、需實時同步或多軸協調的場景，但系統復雜且成本較高。

在選擇時，應綜合考慮速度、扭矩、精度、成本及系統集成要求，并確保電機與執行器之間的機械與電氣兼容性。