步進電機和交流伺服電機性能比較  

步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控製技術有著本質的聯係。在目前國內(nei) 的數字控製係統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服係統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用於(yu) 數字控製係統中。為(wei) 了適應數字控製的發展趨勢，運動控製係統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為(wei) 執行電動機。雖然兩(liang) 者在控製方式上相似（脈衝(chong) 串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

一、矩頻特性不同   
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會(hui) 急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為(wei) 恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為(wei) 2000RPM或3000RPM）以內(nei) ，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為(wei) 恒功率輸出。      

二、運行性能不同  
步進電機的控製為(wei) 開環控製，啟動頻率過高或負載過大易出現丟(diu) 步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過衝(chong) 的現象，所以為(wei) 保證其控製精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動係統為(wei) 閉環控製，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nei) 部構成位置環和速度環，一般不會(hui) 出現步進電機的丟(diu) 步或過衝(chong) 的現象，控製性能更為(wei) 可靠。   

三、過載能力不同 

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以鬆下交流伺服係統為(wei) 例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為(wei) 額定轉矩的三倍，可用於(yu) 克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為(wei) 沒有這種過載能力，在選型時為(wei) 了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那麽(me) 大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。   

四、速度響應性能不同  
步進電機從(cong) 靜止加速到工作轉速（一般為(wei) 每分鍾幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好，以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為(wei) 例，從(cong) 靜止加速到其額定轉速3000RPM僅(jin) 需幾毫秒，可用於(yu) 要求快速啟停的控製場合。   
綜上所述，交流伺服係統在許多性能方麵都優(you) 於(yu) 步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控製係統的設計過程中要綜合考慮控製要求、成本等多方麵的因素，選用適當的控製電機。  
步進電機是一種將電脈衝(chong) 轉化為(wei) 角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個(ge) 脈衝(chong) 信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個(ge) 固定的角度(稱為(wei) “步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控製脈衝(chong) 個(ge) 數來控製角位移量，從(cong) 而達到準確定位的目的；同時可以通過控製脈衝(chong) 頻率來控製電機轉動的速度和加速度，從(cong) 而達到調速的目的。步進電機可以作為(wei) 一種控製用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為(wei) 100%)的特點，廣泛應用於(yu) 各種開環控製。  
現在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。步進相對於(yu) 伺服價(jia) 格便宜些！    
伺服電機內(nei) 部的轉子是永磁鐵，驅動器控製的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與(yu) 目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決(jue) 定於(yu) 編碼器的精度（線數）。

五、低頻特性不同  
步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等。  
交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服係統具有共振抑製功能，可涵蓋機械的剛性不足，並且係統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便於係統調整。   

六、控製精度不同   
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用於慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。   

交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以鬆下全數字式交流伺服電機為(wei) 例，對於(yu) 帶標準2500線編碼器的電機而言，由於(yu) 驅動器內(nei) 部采用了四倍頻技術，其脈衝(chong) 當量為(wei) 360°/10000=0.036°。對於(yu) 帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個(ge) 脈衝(chong) 電機轉一圈，即其脈衝(chong) 當量為(wei) 360°/131072=9.89秒。是步距角為(wei) 1.8°的步進電機的脈衝(chong) 當量的1/655。  

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