1.2 步进和伺服的性能特点及对比：
步进 伺服
过载能力
转速范围
振动噪音
控制精度
速度响应
步进电动机一般 不具有过载能 力。步进电动机 的输出转矩会随 转速升高而下 降，且在较高速
最大转速推荐：
35，39机座 2000RPM以下； 42，57机座 1500RPM以下； 86机座1000RPM以
低频共振是步进电 机的固有属性。运 用抗低频共振等新 控制技术也仅能一 定程度上改善。而 且步进电机中高速
机械 工程 靠法兰盘来保证电机安装同心度。 2、电机安装和应用时需避免电机轴所受到的轴向力、径向力超过电机标称值。 3、联轴器或同步轮装到轴上时，尽量靠近电机法兰盘面（预防力臂太长导致个别电机断轴）。 4、电机轴因公差配合等原因装不上联轴器、同步带轮时，不能敲击带轮、连轴器，硬挤进去，
2.2 应用经验 1）电机与负载间合理装配联接。 2）需注意驱动、电机的散热。 3）选配驱动器，电源，合理设置电流，细分。 4）正确的电气连接，合理的电气装配工艺。 5）设计合理的运动曲线。
下表分别为设备制造商相关岗位人员如机械工程师、电气工程师、软件工程师提供一些参考
惯量和合理刚性 想得到高效、良好的运动效果，必须结构设计合理，负载惯量尽量小、电机与负载之间机械连
步进和伺服电机驱动选型应用速成
李浩，黄捷建 深圳市雷赛智能控制股份有限公司
概述：本文主要针对设备制造商相关人员，如项目经理、机械设计、电气、软件运动控制工程师，讲述步进电机、伺服电机 （本文都指永磁同步交流伺服电机）的作用，选用方法及周边配套设施的选配和主要应用经验。
1 步进和伺服电机的各自特点、优缺点介绍
机的额定电流与电机绕组电阻的乘积，一个重要工程应用经验：输入电压一般选定在步进电机 额定电压的3~25倍；步进电机一定时，供电电压越高，步进电机在中高速能产生的力矩越大，
越有利于需要高速应用的场合，但电机的发热随着电压、电流的增加而加大，所以要注意电机 的温升限值。” 步进电驱动器电源电压选择推荐如下：
设备制造商相关岗位人员可以按以下分工，来获取这些信息
项目经理
详细了解设备生产出产品的工艺，应用环境，适用环温，精度，产能，机械结构，成本
等参数，进而确定所需电机的噪音指标、防护等级、应用温湿度。依据工艺、产能、大
致的结构，基本能得到每个电机的行程及每步动作分配的时间是多少，进而确定电机需
求的转速范围，对应上述介绍精度及建议的速度范围数值，来确定选伺服还是步进的方
内，都能输出额
定转矩。
2 电机选型及应用经验
2.1 电机驱动选型方法
设备制造商在电机选型时，可参考以下方法：
1） 使用环境，需要的防护等级，运行噪音指标，温升指标等； 2） 确定机械规格，负载、刚性等参数； 3） 确认动作参数：转速、行程、加减速时间、周期、精度等； 4） 计算负载惯量、选择电机惯量； 5） 计算电机所需转矩； 6） 选择最高转速能满足应用要求的电机。
最大转速推荐：
80及以下机座建议 3000RPM以内； 80以上~130机座建 议2000RPM以内。
运行的噪音也较 大。
运转非常平稳，即 使在低速时低频振 动也非常小。
连接刚性较低这 些应用状况下有 优势 360°/ 编码器倍 加速性能较好， 频后的线数。 加速到最高速度 只要编码器线 仅需几十毫秒。 数超过500，伺 走长行程（2，3 服电机精度就 圈及以上时）伺 超过步进电机 服优势明显
定孔位尺寸，大部分都是按照英制习惯。伺服电机尺寸一般都按照公制习惯。
机械设计人员要先计算运动部件的转动惯量进而再计算需求力矩。
需估算项目 计算方法一
计算方法二
计算方法三
必要性
负载惯量估算 J=m·r2
参考雷赛提供的计算表 格公式
若结构太复杂，请使用机 械设计软件PRO-E或 Solidwork中自带的计算惯
两相步进电机 步距角1.8°， 考虑到步距角
的最大误差为 ±5%，故定位 精度为 0.18°
加速到最高转速 一般30~400毫 秒，短行程（不 到1圈）；短时间 内（例如1秒）多 次启停，或机械
时会急剧下降。
下； 110，130机座 600RPM。
有较强的过载能 力，一般最大转 矩可为额定转矩 的2~3倍，在额 定转速（如 3000RPM）以
力矩估算
类别
负载所需力矩的估算 公式：
伺服电机：
计算原则 T=（JL+JM）*αM JL：折算到电机轴的负载总惯量 JM：电机的转子惯量 αM：角加速度
步进电机：
如果选用伺服电机，则所选用电机的额定转速需略大于计算所需最高转 速，额定转矩宜不小于计算所需最高转矩（因为考虑到伺服电机一般都可 以过载2到3倍，已有考虑了余量） 1、如果选用步进电机，则需用到步进电机的矩频曲线，它是指在标定的电 压，电流条件下，电机转速与输出转矩的关系曲线。需注意你所计算得到 的转矩是指在你需求速度下的转矩，而且，步进电转机没有过载能力，所 以一般需把计算所得力矩再乘以安全系数1.5~2，得到一个考虑了余量的所 需转矩。 2、据此转矩及前述计算得到的所需最大转速来初选步进电机，在初选电机 的矩频曲线上，在纵坐标轴上寻找到所需最大转矩，然后在横坐标下查量 出此转矩下对应可得到的转速，此转速应该大于计算所需最高转速。按此 方法就可以选定步进电机型号，然后可以参考电机的额定电流，电压等参 数，来初选适配的驱动器。
议取Ｉ值的80%；如果采用开关电源，建议电源电流取Ｉ值。如果由一个电源同时给几个驱动 器供电，可考虑按照前述指引下的电流值，乘以驱动器个数，再乘以70%即可。 步进电机驱动器的电流值设定，一般是设定在额定电流的70%~100%，然后按照最大负载，最大 加速度，最恶劣工况试运行，如果电机的壳体稳态温度不超过80度，则电流设置合适，否则， 可以把电流减小一、二档再试运行，验证壳体稳定温度不超过80度，而电机又没有出现堵转现
线提示
电机间的连接，步进注意两相八条线和三相六条线的颜色组合，请按照电机资料上标明的颜色
驱动器控制信号 接线 图
定义来接线。伺服驱动与电机绕组线连接时，需注意U，V，W相序应正确对应，不支持互换两 相来实现电机换向。 2）具体见“图1”及注释
软件 工程 师参 考
合理规划设置运 动曲线、参数
1、规划好每个轴的运动控制曲线 2、了解每个动作的时间、行程，合理的配置初速度、加速时间、最高速度、换向时间。以期望
选择DM556（型号名称的意义请参考雷赛产品命名规则），DM556最大输入电压为50V，推荐 输入电压为36V，最大输出电流（有效值）为5.6 / =4A。
如何选择电源
选择电源，需确定输出电压及输出功率。步进电机驱动器供电压的选取可参照《步进电动机在 装备制造业中的应用经验》：“步进电机厂经常会给出步进电机的额定电压，此电压其实就是电
设定细 分
象，则电流设置合适。
细分数/分辨率设定，对步进而言，推荐按照出厂默认的8细分即1600个脉冲每转的状态。经我们 的测试及推算，细分数超过8对提升精度没有明显作用，但更大的细分数对减小低速噪音会有一
定效果。在相同电机转速的情况下，细分越高，则所需上位机发出的脉冲频率越高。例如电机
如果为3000RPM，在8细分时，上位机发出脉冲频率为80KHZ即可，但如果细分为16，则上位机 发出脉冲频率需达160KHZ，而很多PLC发出脉冲频率最高仅100KHZ，那就不能用16细分。对 伺服来说，也推荐按照默认设置10000脉冲每转的分辨率，这个分辨率在精度方面基本能适应绝
电气 工程 师参
考
电机机座 35 39 42 57 86
110 130
推荐电源电压 24~36VDC
24~48 VDC 36~68 VDC 180~220VAC
备注
863S68H、86HS120这两款推荐 110VAC电源
设定电流值
供电电源的输出电流建议根据电机的标称额定电流Ｉ来确定。如果采用线性电源，电源电流建
1.1 两种电机在点位控制或调速应用的介绍 步进、伺服电机主要用于精确定位场合，也都可以用于调速应用。步进电机因效率低，一般不做为动力用；因存在一定的转 矩脉动，不推荐用于转矩控制。伺服系统则可以做转矩控制，还可考虑取代变频驱动当动力用。 步进电机做调速应用时，控制指令通常用脉冲指令，靠改变脉冲频率来调速。相对变频器调速，有低速力矩大，易于控制启 停，加减速时间短的优势（合适的电压及负载条件下，百毫秒级就能达到目标速度）。而且调速范围较宽，在负载惯量比匹 配合理的条件下，通常不需要另加减速机构。缺点在于运行噪音相对大一些。 伺服电机做调速应用相对变频调速来说也有加减速时间短的优势，通常可做到几十个毫秒就达到预期速度，调速范围更宽。 在做调速、转矩控制应用时，控制信号建议用模拟量电压信号。
向性。
机械设计人员
在机械传动、结构等设计之前，应先对伺服或步进电机的型号规格做详细的了解，按照
电机行业相关标准规格尺寸来设计，否则等设计好传动、结构后再来选电机，经常会遇
到：安装空间不够，没有所需轴径、轴长的标准电机；没有所需的大力矩、合适惯量的
备注
电机等问题。影响进度，抬高成本。 常用的控制类电机（包含伺服、步进）转矩最大一般为50 NM (牛米)。雷赛惯量最大的 步进电机型号为130HS45，惯量为：4.84*10-3(kg·m2)。步进电机轴径、法兰盘、端盖固
电气装配工艺注 连接到驱动器所有接线端子的电线端都不要浸锡，浸锡后易引起接触面积变小，接触电阻变
意事 项
大，导致弱信号被衰减，而强电端子接触点处则可能过热被烧坏。接线端子处若要套冷轧压线
帽，首先需按照线规选择合适规格的冷轧压线帽，注意观察冷轧压接后的尺寸，若不能与端子
形成面接触，请更换压线帽或更改工艺。不允许带电拔插驱动器的电源线或绕组线端子。 驱动器及电机接 1）注意驱动器的供电电源极性不要搞错，错误的状态下上电，驱动器将可能直接损坏；驱动与