步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)作為電子工業(yè)常用的電機(jī)，是電工需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)并使用的機(jī)器，但有很多小白不清楚步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的工作原理，也不知道如何根據(jù)場(chǎng)景來(lái)使用步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)，所以本文將一一回答這些問(wèn)題，希望對(duì)小白有所幫助。

　　1、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的工作原理

　　伺服電機(jī)主要是靠脈沖來(lái)定位，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，將會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，這是由于伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)1個(gè)角度都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣和伺服電機(jī)接收的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)將知道發(fā)了多少脈沖個(gè)伺服電機(jī)，同時(shí)也收了多少脈沖回來(lái)，這樣就能很精確地控制電極的轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)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(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)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)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似( 脈沖串和方向信號(hào))彈性聯(lián)軸器，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。

　　2、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的對(duì)比

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　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，無(wú)相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°，也有一些高性能的不僅電極步距角更小。

　　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。

　?、诘皖l特性不同

　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，--般認(rèn)為振動(dòng)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(dòng)現(xiàn)象對(duì)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(shí)，- -般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)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)膜片聯(lián)軸器，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)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(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

　?、劬仡l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(shí)會(huì)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(jī)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。

　　④過(guò)載能力的不同

　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，使出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。

　?、葸\(yùn)行性能的不同

　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)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(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。

　　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(jī)，但在需求不高的場(chǎng)合下也用步進(jìn)電機(jī)來(lái)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要充分考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姌O。