交流伺服电机和步进伺服电机的性能差异

在控制方式上，交流伺服电机与步进伺服电机相似(脉冲串和方向信号)，但在性能和应用方面存在较大差异。

作为一种开环控制系统，步进电机本质上与现代数字控制技术有关。步进电机在当前国内数字化控制系统中得到了广泛的应用。伴随着全数字交流伺服系统的出现，交流伺服电机在数字控制系统中的应用日益广泛。步进电机或全数字交流伺服电机主要用于运动控制系统，以适应数字控制的发展趋势。本文对两者的使用性能进行了比较。

第一，控制精度不同

两相混合步进电机的步距角兼容

一般情况下，两相混合步进电机的步距为1.8°、0.9°，五相混合步进电机的步距一般为0.72。°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司（SANYODENKI）通过拨码开关，可以将二相混合式步进电机的步距设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，与两相和五相混合步进电机的步距角兼容。

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。以山洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000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°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二是低频特性不同

低速时，步进电机容易出现低频振动现象。通常认为振动频率是电机空载起跳频率的一半，而振动频率与负载状况和驱动性能有关。这一低频振动现象是由步进电机的工作原理决定的，对机器的正常运转十分不利。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。

交流式伺服电机运转十分平稳，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，可涵盖机械刚度不足，系统具有频率分析功能（FFT），机械共振点可检测到，便于系统调整。

矩频特性不同

随着转速的增加，步进电机的输出扭矩会下降，而且在高转速下会急剧下降，因此其最大工作转速一般为300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即额定转矩可以在其额定转速内输出(一般为2000RPM或3000RPM)，额定转速以上为恒功率输出。

第四，过载能力不同

一般情况下，步进电机不具备过载能力。交流伺服电机过载能力强。例如，山洋交流伺服系统具有速度过载和扭矩过载的能力。它的最大扭矩是额定扭矩的两到三倍，可以用来克服启动瞬间惯性负载的惯性扭矩。由于步进电机没有这种过载能力，为了克服这种惯性扭矩，往往需要选择扭矩较大的电机，机器在正常工作过程中不需要这么大的扭矩，导致扭矩浪费。

5、不同的运行性能

步进电机的控制是开环控制。如果启动频率过高或负荷过大，很容易丢失或堵塞。如果停止时速度过高，很容易过度冲洗。所以，为保证其控制精度，应妥善处理升降问题。交流伺服驱动系统为闭环控制。驱动器可以直接取样电机编码器的反馈信号，内部形成位置环和速度环。一般来说，步进电机不会丢失或过度冲洗，控制性能更可靠。

第六，不同的速度响应性能

从静态加速到工作转速(通常每分钟几百转)，步进电机需要2000转)～400毫秒。交流伺服系统具有良好的加速性能。以山洋400W交流伺服电机为例，从静态加速到额定速度3000RPM只需几毫秒，可用于需要快速启动和停止的控制场合。

在选择控制系统时，要综合考虑控制要求和成本因素，选择合适的控制电机进行交流伺服电机和步进伺服电机。