一、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的性能比較

步進(jìn)電機(jī)一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

1、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角為0.72°、0.36°。也有高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如山洋公司（sanyo denki）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)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(jìn)電機(jī)的步距角。

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。

2、低頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載和驅(qū)動器性能有關(guān)，認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。

交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（fft），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)。

3、矩頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其最高工作轉(zhuǎn)速在300～600rpm。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（為2000rpm或3000rpm）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速為恒功率輸出。

4、過載能力不同

步進(jìn)電機(jī)不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)沒有這種過載能力，在選型時克服這種慣性力矩，往往選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。

5、運(yùn)行性能不同

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，為保證其控制精度，應(yīng)好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成環(huán)和速度環(huán)，不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

6、速度響應(yīng)性能不同

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400w交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000rpm僅需幾毫秒，于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。

二、伺服電機(jī)的選型計(jì)算方法

注意三點(diǎn)：轉(zhuǎn)數(shù) 山洋公司根據(jù)客戶要求，對于同等功率的電機(jī)可以選配不同轉(zhuǎn)數(shù)的電機(jī)，，轉(zhuǎn)數(shù)越低，價格越便宜。

扭矩 滿足，但是不像步進(jìn)電機(jī)那樣留有過多的余量。

慣量 根據(jù)現(xiàn)場要求選用不同慣量的電機(jī)，如機(jī)床行業(yè)選用ｐ１系列大慣量的伺服電機(jī)。