步进电机与交流伺服电机性能对比分析

步进电机，作为开环控制系统的一员，与当代数字控制技术紧密相连。在我国，步进电机在数字控制系统中的应用已经相当普遍。伴随着全数字式交流伺服系统的崛起，交流伺服电机也逐渐在数字控制领域崭露头角。为了跟上数字控制的步伐，运动控制系统普遍选用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行器。

尽管两者在控制方式上颇为相似（均采用脉冲串和方向信号），但在使用性能和适用场景上却有着显著区别。坤玛机电深耕机电行业多年，在工控产品选型和维修方面积累了丰富的经验，下面我们就来对比一下这两者的使用性能。

首先，控制精度各异。两相混合式步进电机的步距角通常为1.8°或0.9°，而五相混合式步进电机则通常为0.72°或0.36°。安徽皖南电机部分高性能步进电机经过细分后，步距角还能更小。例如，山洋公司生产的二相混合式步进电机，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。皖南电机价格表以三洋全数字式交流伺服电机为例，配备标准2000线编码器的电机，驱动器内部采用四倍频技术，其脉冲当量为0.045°；配备17位编码器的电机，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，其脉冲当量为0.0027466°，仅为步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

其次，低频特性不同。步进电机在低速时易出现低频振动，振动频率与负载和驱动器性能相关，通常为电机空载起跳频率的一半。这种低频振动现象对机器的正常运转极为不利。为克服这一现象，通常需要在电机上加阻尼器或在驱动器上采用细分技术。而交流伺服电机运转平稳，即使在低速时也不会出现振动，其系统还具有共振抑制功能，能覆盖机械刚性不足，并能通过频率解析机能（FFT）检测出机械的共振点，便于系统调整。

再者，矩频特性不同。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，在较高转速时急剧下降，因此其*高工作转速一般在300～600RPM。而交流伺服电机为恒力矩输出，在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩；在额定转速以上则为恒功率输出。

此外，过载能力不同。步进电机一般不具有过载能力，而交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力，*大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机由于缺乏这种过载能力，在选型时往往需要选择较大转矩的电机，但在正常工作期间又不需要那么大的转矩，导致力矩浪费。安徽皖南电机

运行性能方面，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现象，停止时转速过高易出现过冲现象，因此为保证其控制精度，需处理好升、降速问题。而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现象，控制性能更为可靠。

*后，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。皖南电机而交流伺服系统具有较好的加速性能，以山洋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，适用于要求快速启停的控制场合。