步進電機和伺服電機怎么選（性能優(yōu)勢對比/選用原則）

　　本文首先介紹了步進電機和伺服電機的性能比較，其次介紹了伺服電機對比步進電機的優(yōu)勢，最后闡述了電機的選用原則以及如何正確選擇伺服電機和步進電機，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現精確的定位，可以達到0.001mm。

　　步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統(tǒng)的出現，交流伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統(tǒng)中。為了適應數字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號）彈性聯軸器，但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F就二者的使用性能作一比較。

　　一、控制精度不同

　　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于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。

　　交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準 2500 線編碼器的電機而言，由于驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為 360°/10000=0.036°。對于帶 17 位編碼器的電機而言，驅動器每接收 217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為 360°/131072=9.89 秒。是步距角為 1.8°的步進電機的脈沖當量的 1/655。

　　二、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于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(wěn)，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調整。

　　三、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。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為 2000RPM或 3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

　　四、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。以松下交流伺服系 統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性 負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性 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么大的轉矩，便出 現了力矩浪費的現象。

　　五、運行性能不同

　　步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止 時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服 驅動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環(huán)和速 度環(huán)，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。六、速度響應性能不同

　　步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要 200～400 毫秒。交流伺 服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。

　　七、價格不同

　　由于伺服電機及其驅動器的制造成本和技術含量相對較高，因此價格也比步進電機高了 不少，尤其是盡快的伺服電機價格差距更大。今年來國產伺服電機發(fā)展很快，有了不少品種 和型號的伺服電機可供選擇，性價比也較高。

　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也 經常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成 本等多方面的因素，選用適當的控制電機。

　　1、精度：實現了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進電機失步的問題；

　　2、轉速：高速性能好，一般額定轉速能達到2000～3000轉；

　　3、適應性：抗過載能力強，能承受三倍于額定轉矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；

　　4、穩(wěn)定：低速運行平穩(wěn)，低速運行時不會產生類似于步進電機的步進運行現象。適用于有高速響應要求的場合；

　　5、及時性：電機加減速的動態(tài)相應時間短，一般在幾十毫秒之內；

　　6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。

　　1、從成本考慮傳統(tǒng)電機〈步進電機〈伺服電機

　　2、從電機轉速要求考慮傳統(tǒng)電機轉速范圍寬但調速不精確且不平滑，并且隨轉速降低功率也會降低，隨之帶來的是轉矩降低；步進電機對轉速要求更加苛刻，轉速過低時會出現抖動和爬行現象，速度高時扭矩會大幅度降低，所以步進電機僅適用于中速運行情況。伺服電機在轉速方面優(yōu)勢很明顯，基本沒有明顯的弱點。

　　3、從控制精度考慮傳統(tǒng)電機因為是模擬量控制所以精度無法保證，步進電機和伺服電機是數字信號控制其精度要遠高于傳統(tǒng)電機，但是伺服電機自帶編碼器實現內閉環(huán)控制能有效的減少掉步的情況，并且通常情況下伺服電機步距角要遠小于步進電機因此精度更高。

　　主要視具體應用情況而定，簡單地說要確定：負載的性質（如水平還是垂直負載等），轉矩、慣量、轉速、精度、加減速等要求，上位控制要求（如對端口界面和通訊方面的要求），主要控制方式是位置、轉矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源，或電池供電，電壓范圍。據此以確定電機和配用驅動器或控制器的型號。