齒輪伺服電機是旋轉運動控制的重要工具，但用戶需要了解其挑戰和局限性。直驅旋轉伺服電機具有性能高、系統復雜度很低的特點，但成本高于齒輪電機?！　?/p>

　　齒輪伺服電機一直是工業自動化工具箱中常用的工具之一。該齒輪伺服電機可提供定位、速度匹配、電子凸輪、卷繞、張緊等應用，并能有效地匹配伺服電機的功率與負載。這就提出了一個問題：齒輪伺服電機是旋轉運動控制技術的選擇嗎?有更好的解決辦法嗎?

　　理想情況下，伺服電機旋轉系統具有與應用相匹配的額定扭矩和速度，因此電機既不太大也不太小。電機、傳動元件和負載的組合應具有無限的扭轉剛度和零間隙。不幸的是，在現實世界中，旋轉伺服系統一般無法達到這種理想狀態。

　　在典型的伺服系統中，齒隙是由傳動元件的機械公差引起的電機與負載之間的運動損失。這包括整個齒輪箱、皮帶、鏈條和聯軸器的運動損失。機器啟動時，負載將下降到機械公差中間的某個位置。

　　在伺服電機驅動負載之前，電機須旋轉以消除變速器元件中的所有松弛。當電機在運行結束時開始減速時，動量會使負載超出電機位置，因此負載位置可能實際上可能超過電機位置。

　　在向負載施加扭矩以減速之前，伺服電機須再次將松弛系在相反的方向。這種運動損失稱為齒隙，通常以弧度分鐘為單位測量，相當于1/60度。在工業應用中，伺服系統使用的齒輪箱通常具有3至9分鐘弧隙規格。

　　扭轉剛度是指當扭矩施加到電機軸、傳動元件和負載時產生的扭轉阻力。一個具有無限剛度的系統可以將扭矩傳遞到負載上，而不必繞旋轉軸產生角偏轉。然而，即使是堅固的鋼軸也可能在重載條件下輕微變形。撓度隨施加扭矩、傳動元件材料及其形狀而變化。直觀地說，長、細件比短、厚件更容易彎曲。這種抗扭性是螺旋彈簧的工作原理，因為壓縮會在彈簧的每一圈產生輕微的扭轉;較厚的鋼絲使彈簧更硬。當扭轉剛度不無限時，系統將像彈簧，這意味著當載荷抵抗扭轉時，勢能將存儲在系統中。

　　當兩者結合時，有限的扭轉剛度和齒隙將大大降低伺服系統的性能。齒隙帶來不確定性，因為伺服電機編碼器顯示電機軸的位置，而不是間隙允許負載穩定的位置。齒隙也會引起調諧問題，因為當負載和電機的相對方向相反時，負載將臨時耦合并與電機解耦。

　　除了齒隙效應外，有限扭轉剛度還將電機的某些動能和負載轉化為勢能，然后釋放儲能。能量的延遲釋放會導致負載振蕩甚至共振，從而降低很大可用調諧增益，對伺服電機系統的響應速度和穩定性時間產生負面影響。