步进电机和伺服电机怎么选（性能优势对比/选用原则）

　　本文首先介绍了步进电机和伺服电机的性能比较，其次介绍了伺服电机对比步进电机的优势，最后阐述了电机的选用原则以及如何正确选择伺服电机和步进电机，具体的跟随小编一起来了解一下。

　　伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

　　步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号）弹性联轴器，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

　　一、控制精度不同

　　两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为 0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

　　交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为 360°/10000=0.036°。对于带 17 位编码器的电机而言，驱动器每接收 217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360°/131072=9.89 秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的 1/655。

　　二、低频特性不同

　　步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。

　　交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。

　　三、矩频特性不同

　　步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为 2000RPM或 3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

　　四、过载能力不同

　　步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系 统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性 负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性 力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出 现了力矩浪费的现象。

　　五、运行性能不同

　　步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止 时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服 驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速 度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。六、速度响应性能不同

　　步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 200～400 毫秒。交流伺 服系统的加速性能较好，以松下 MSMA 400W 交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速 3000RPM 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

　　七、价格不同

　　由于伺服电机及其驱动器的制造成本和技术含量相对较高，因此价格也比步进电机高了 不少，尤其是尽快的伺服电机价格差距更大。今年来国产伺服电机发展很快，有了不少品种 和型号的伺服电机可供选择，性价比也较高。

　　综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也 经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成 本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

　　1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；

　　2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；

　　3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；

　　4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合；

　　5、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；

　　6、舒适性：发热和噪音明显降低。

　　1、从成本考虑传统电机〈步进电机〈伺服电机

　　2、从电机转速要求考虑传统电机转速范围宽但调速不精确且不平滑，并且随转速降低功率也会降低，随之带来的是转矩降低；步进电机对转速要求更加苛刻，转速过低时会出现抖动和爬行现象，速度高时扭矩会大幅度降低，所以步进电机仅适用于中速运行情况。伺服电机在转速方面优势很明显，基本没有明显的弱点。

　　3、从控制精度考虑传统电机因为是模拟量控制所以精度无法保证，步进电机和伺服电机是数字信号控制其精度要远高于传统电机，但是伺服电机自带编码器实现内闭环控制能有效的减少掉步的情况，并且通常情况下伺服电机步距角要远小于步进电机因此精度更高。

　　主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。