伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)在應(yīng)用于精密機(jī)床的區(qū)別

       我國(guó)在精密機(jī)床和機(jī)器人兩大方面落后日德的現(xiàn)狀，高端伺服電機(jī)不能國(guó)產(chǎn)之殤，也是國(guó)人的心病之一。伺服電機(jī)在功能和結(jié)構(gòu)上與步進(jìn)電機(jī)很相似，但是二者在性能上有非常大的差異。

步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

首先， 伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制的精度不同

       兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。而交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證，對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。

第二，伺服電機(jī) 與步進(jìn)電機(jī)的低頻特性不同

       步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象，步進(jìn)電機(jī)的工作原理決定了低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利，步進(jìn)電機(jī)存在固定的共振點(diǎn)，很多步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)自動(dòng)計(jì)算其振點(diǎn)，以調(diào)整控制算法來(lái)達(dá)到抑制其振的目的。

       交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，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，可彌補(bǔ)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。

       伺服系統(tǒng)的振動(dòng)抑制功能包含共振抑制及阻尼減振兩個(gè)部分。

共振抑制

阻尼減振

第三，伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)矩頻特性不同

       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。

相同尺寸下的伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的速度力矩特性比較

第四，伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)過(guò)載能力不同

       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M2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)矩的二到三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。

第五，伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能不同

       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)失步或堵轉(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)的失步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

第六，伺服電機(jī) 與步進(jìn)電機(jī)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，以鳴志400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。

       在一些要求非常高的場(chǎng)合，必須采用性能遠(yuǎn)高于步進(jìn)電機(jī)的伺服電機(jī)。我國(guó)雖然具有世界上最全的工業(yè)門(mén)類，但是大部分處于“豪放派”領(lǐng)域，對(duì)于高端產(chǎn)品的積累還有很大的差距。

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