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德國Rexroth伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較

伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發(fā)動(dòng)機，是一種補助馬達間接變速裝置。

德國西門(mén)子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服電動(dòng)機分為標準型和短型兩大類(lèi)，共8個(gè)機座號98種規格。據稱(chēng)該系列交流伺服電動(dòng)機與相同輸出力矩的直流伺服電動(dòng)機IHU系列相比，重量只有后者的1/2，配套的晶體管脈寬調制驅動(dòng)器6SC61系列，最多的可供6個(gè)軸的電動(dòng)機控制。

德國博世（BOSCH）公司生產(chǎn)鐵氧體永磁的SD系列（17個(gè)規格）和稀土永磁的SE系列（8個(gè)規格）交流伺服電動(dòng)機和Servodyn SM系列的驅動(dòng)控制器。

美國著(zhù)名的伺服裝置生產(chǎn)公司Gettys曾一度作為Gould 電子公司一個(gè)分部（Motion Control Division），生產(chǎn)M600系列的交流伺服電動(dòng)機和A600 系列的伺服驅動(dòng)器。后合并到AEG，恢復了Gettys名稱(chēng)，推出A700全數字化的交流伺服系統。

接下來(lái)我們?yōu)榇蠹曳窒硐碌聡?a target="_blank">Rexroth伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較，內容如下：

伺服電機與步進(jìn)電機的性能比較

步進(jìn)電機作為一種開(kāi)環(huán)控制的系統，和現代數字控制技術(shù)有著(zhù)本質(zhì)的聯(lián)系。在國內的數字控制系統中，步進(jìn)電機的應用十分廣泛。隨著(zhù)全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來(lái)越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發(fā)展趨勢，運動(dòng)控制系統中大多采用步進(jìn)電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動(dòng)機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場(chǎng)合上存在著(zhù)較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

一、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機通過(guò)細分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以三洋全數字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線(xiàn)編碼器的電機而言，由于驅動(dòng)器內部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機的脈沖當量的1/655。

二、低頻特性不同

步進(jìn)電機在低速時(shí)易出現低頻振動(dòng)現象。振動(dòng)頻率與負載情況和驅動(dòng)器性能有關(guān)，一般認為振動(dòng)頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進(jìn)電機工作在低速時(shí)，一般應采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動(dòng)器上采用細分技術(shù)等。

交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時(shí)也不會(huì )出現振動(dòng)現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點(diǎn)，便于系統調整。

三、矩頻特性不同

步進(jìn)電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時(shí)會(huì )急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以?xún)龋寄茌敵鲱~定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

四、過(guò)載能力不同

步進(jìn)電機一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機具有較強的過(guò)載能力。以三洋交流伺服系統為例，它具有速度過(guò)載和轉矩過(guò)載能力。其最大轉矩為額定轉矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機因為沒(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矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

五、運行性能不同

步進(jìn)電機的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負載過(guò)大易出現丟步或堵轉的現象，停止時(shí)轉速過(guò)高易出現過(guò)沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅動(dòng)系統為閉環(huán)控制，驅動(dòng)器可直接對電機編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內部構成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì )出現步進(jìn)電機的丟步或過(guò)沖的現象，控制性能更為可靠。

六、速度響應性能不同

步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。

綜上所述，交流伺服系統在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機來(lái)做執行電動(dòng)機。所以，在控制系統的設計過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當的控制電機。