步进电机和伺服电机怎么选用（步进电机和伺服电机的主要区别和适用范围）

步进电机是一种离散运动装置，本质上与现代数字控制技术有关。目前国内数字控制系统中，广泛采用步进电机。随着全数字化交流伺服系统的出现，交流伺服电机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，大多数运动控制系统都采用步进电机或全数字交流伺服电机作为执行电机。虽然两者在控制方式（脉冲串和方向信号）上相似，但在性能和应用场景上却存在较大差异。现在我们来比较一下两者的性能。

控制精度不同

两相混合式步进电机的步距角一般为3.6度和1.8度，五相混合式步进电机的步距角一般为0.72度和0.36度。还有一些步距角较小的高性能步进电机。例如四通公司生产的慢走丝机床用步进电机，步距角为0.09度；德国BERGER LAHR生产的三相混合式步进电机，其步距角为，拨码开关设置为1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度，即兼容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。对于标准2500线编码器的电机，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360度/10000=0.036度。对于17位编码器的电机，驱动器每接收到217=131072个脉冲，电机旋转一周，即其脉冲当量为360度/131072=9.89秒。是步距角1.8度的步进电机脉冲当量的1/655。

不同的低频特性：

步进电机在低速时容易产生低频振动。振动频率与负载状况和驱动器性能有关。一般认为，振动频率是电机空载拾取频率的一半。这种由步进电机工作原理决定的低频振动现象，对机器的正常工作十分不利。步进电机低速运行时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，如在电机上加阻尼器，或者在驱动器上采用细分技术。

交流伺服电机运行非常平稳，即使低速也不会振动。交流伺服系统具有共振抑制功能，可以弥补机械刚性的不足。系统内部还具有频率分析功能（FFT），可以检测机器的共振点，以方便系统调整。

矩频特性不同：

步进电机的输出扭矩随着转速的升高而减小，在较高转速时急剧下降，因此其最高运行转速一般在300600RPM之间。交流伺服电机具有恒扭矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）内可输出额定扭矩，在额定转速以上具有恒功率输出。

不同的过载能力：

步进电机一般不具备过载能力。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，它具有速度过载和扭矩过载能力。其最大扭矩为额定扭矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。由于步进电机不具备这种过载能力，因此在选型时为了克服这种惯性矩，往往需要选择扭矩较大的电机。但机器正常工作时不需要这么大的扭矩，所以出现扭矩。浪费现象。

运行性能各不相同：

步进电机的控制是开环控制。如果启动频率太高或负载太大，很容易丢步或失速。当速度停止时，速度太高，容易出现超调。因此，为了保证其控制精度，应妥善处理。加速和减速问题。交流伺服驱动系统是闭环控制。驱动器可以直接采样电机编码器反馈信号，内部构成位置环和速度环。一般情况下，步进电机不会出现丢步或超调的情况，控制性能也比较可靠。

速度响应表现不同：

步进电机从静止加速到运行速度（一般为每分钟几百转）需要200到400毫秒。交流伺服系统具有良好的加速性能。以CRT交流伺服电机为例，从静止加速到额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于需要快速启动和停止的控制场合。

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，常采用步进电机作为执行电机。因此，在控制系统的设计过程中，必须综合考虑控制要求、成本等多种因素，选择合适的控制电机。

步进电机是将电脉冲转换为角位移的执行器。通俗地说：当步进驱动器接收到脉冲信号时，驱动步进电机按设定的方向旋转固定的角度（和步距角）。

可以通过控制脉冲数来控制角位移，实现精确定位；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机的速度和加速度，实现调速。

步进电机有永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）三种类型

永磁步进机一般为两相，扭矩和体积较小，步距角一般为7.5度或15度；

反应式步进器一般是三相的，可以实现大扭矩输出。步距角一般为1.5度，但噪声和振动较大。在欧美等发达国家，20世纪80年代已被淘汰；

混合式步进机是指混合了永磁式和反应式步进机的优点。分为两相和五相：两相步距角一般为1.8度，五相步距角一般为0.72度。这种类型的步进电机应用最广泛。