伺服电机与步进电机的优缺点

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），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。

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　　一、控制精度不同

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　　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

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　　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。

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　　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

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