伺服電機VS步進(jìn)電機有什么優(yōu)勢,？伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較介紹！

步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu),。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的,。 可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度,，從而達(dá)到調(diào)速的目的,。

伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,，驅(qū)動器控制的U/V/W 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度,。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）,。

與步進(jìn)電機相比,，伺服電機有以下幾點優(yōu)勢：

 1.實現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制,；克服了步進(jìn)電機失步的問題,；
 2.高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到2000～3000轉(zhuǎn),；
3.抗過載能力強,，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對有瞬間負(fù)載波動和要求快速起動的場合特別適用,；
 4.低速運行平穩(wěn),，低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機的步進(jìn)運行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合,；
5.電機加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短,，一般在幾十毫秒之內(nèi)；
6.發(fā)熱和噪音明顯降低,。

伺服電機工作原理

伺服電機可使控制速度,，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象,。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制,，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中,，用作執(zhí)行元件,，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高,、始動電壓等特性,，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)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(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降,。

伺服系統(tǒng)（servo mechanism）是使物體的位置,、方位,、 狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。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(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,，從而實現(xiàn)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(zhuǎn)一個角度,，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣,，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng),，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(zhuǎn)動,，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm,。直流伺服電機分為有刷和無刷電機,。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單,，啟動 轉(zhuǎn)矩大,，調(diào)速范圍寬，控制容易,，需要維護(hù),，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁 干擾,，對環(huán)境有要求,。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

步進(jìn)電機工作原理

步進(jìn)電機是將電脈沖 信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?或線位移 的開環(huán)控制電機,，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛,。在非超載的情況下,，電機 的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),，而不受負(fù)載變化的影響,，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”,，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的,。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的 速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的,。

伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較

一,、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機步距角一般為 1.8°、0.9°,，五相混合式步進(jìn)電機步距角一般為0.72 °,、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機通過細(xì)分后步距角更小,。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機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)電機的步距角,。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證,。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機而言,，由于驅(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位編碼器的電機而言,，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(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)電機的脈沖當(dāng)量的1/655,。

二,、低頻特性不同

步進(jìn)電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),，一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半,。這種由步進(jìn)電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機工作在低速時,，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,，比如在電機上加阻尼器,，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。

交流伺服電機運轉(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，可涵蓋機械的剛性不足,，并且系統(tǒng)內(nèi)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(diào)整,。

三,、矩頻特性不同

步進(jìn)電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM,。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi),，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四,、過載能力不同

步進(jìn)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。以三洋交流伺服系統(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，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩,。步進(jìn)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(zhuǎn)矩的電機,，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

五,、運行性能不同

步進(jìn)電機的控制為開環(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,，所以為保證其控制精度,，應(yīng)處理好升、降速問題,。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,，控制性能更為可靠。

六,、速度響應(yīng)性能不同

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

綜上所述,，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機,。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機來做執(zhí)行電動機。所以,，在控制系統(tǒng)的設(shè)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(dāng)?shù)目刂齐姍C,。