步進電機是一種基于電磁感應原理、把電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移的開環(huán)控制電機，是工業(yè)控制系統(tǒng)中一種常見的執(zhí)行機構(gòu)（注：工業(yè)控制系統(tǒng)由控制器、控制元件、傳感器及執(zhí)行機構(gòu)組成）。

1.2、步進電機相關(guān)的基本概念

1.2.1、相數(shù)：是指步進電機定子繞組的組數(shù)（即內(nèi)部線圈的個數(shù)）。常見的有兩相、三相、四相、五相步進電機；

1.2.2、步距角：步進電機接收一個脈沖信號后所轉(zhuǎn)過的角度，步距角在電機出廠時已經(jīng)確定，會寫在電機上。一般兩相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相電機的步距角為0.75°/1.5°，五相電機的步距角為0.36°/0.72°；如果不使用細分驅(qū)動器，只能靠選擇不同步距角的步進電機來滿足控制要求。

1.2.3 、保持轉(zhuǎn)矩（holding torque）：是指步進電機繞組通電且轉(zhuǎn)子沒有轉(zhuǎn)動時，使電機能夠移動完整的一步所需要的扭矩。保持轉(zhuǎn)矩主要受電機繞組所允許的電流限制，通常大于運行轉(zhuǎn)矩（running torque）。保持轉(zhuǎn)矩是步進電機最重要的參數(shù)之一，它的優(yōu)點在于可以使負載保持在某個位置。在不特別指明的情況下，通常說的步進電機的轉(zhuǎn)矩就是指保持轉(zhuǎn)矩。比如，某步進電機的轉(zhuǎn)矩為3.5NM，就是指其保持扭矩為3.5NM；

1.2.4、阻尼轉(zhuǎn)矩（detent torque）：是指步進電機繞組在不通電的情況下，由其本身的機械特性（永磁性結(jié)構(gòu)）所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在不通電的情況下，用手去轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子可以感受到阻尼轉(zhuǎn)矩；

1.3、步進電機的分類與結(jié)構(gòu)

步進電機的內(nèi)部由轉(zhuǎn)子（rotor）和定子（stator）組成。

當定子線圈通電時，會產(chǎn)生感應磁場，感應磁場與轉(zhuǎn)子相互作用使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度。

根據(jù)勵磁方式的不同，步進電機可分為：永磁式、反應式（磁阻式）和混合式三種。

1.3.1、永磁式（permanent magnet stepper motor）

永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子（rotor）是一種永磁性的、柱狀結(jié)構(gòu)，具有N極和S極；定子是具有對稱結(jié)構(gòu)的勵磁線圈；當定子線圈通入直流電后，根據(jù)安培右手定律，線圈的兩端會產(chǎn)生磁場；定子產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子的永磁性材料相互作用從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。通過給定子繞組交替通電，就能控制轉(zhuǎn)子按照某個方向交替運動；

永磁式步進電機的定子/轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如下圖所示

1.3.2、反應式（variable reluctance stepper motor）

反應式步進電機也稱為磁阻式步進電機，其轉(zhuǎn)子是一個非磁性的、軟鐵性質(zhì)的、齒狀結(jié)構(gòu)；其定子由勵磁線圈組成；由于轉(zhuǎn)子是非磁性結(jié)構(gòu)，因此在定子沒有通電之前，定子與轉(zhuǎn)子之間沒有任何磁性相互作用。因此，反應式步進電機沒有阻尼轉(zhuǎn)矩（detent torque）。

反應式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下：

1.3.3、混合式（hybrid stepper motor）

顧名思義，混合式步進電機結(jié)合了永磁式和反應式步進電機的優(yōu)點，它的轉(zhuǎn)子采用永磁性材料，并且將其分成南極（S極）和北極（N極）兩個部分，每個部分又有很多的齒狀結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

反應式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下：

1.4、步進電機的特點

步進電機結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、沒有積累誤差、只需要脈沖信號就能進行工作，因此既可以使用PLC進行控制，也可以使用單片機等能產(chǎn)生脈沖信號的裝置進行控制，在工業(yè)自動化控制中使用非常廣泛。

不過其噪音和震動較大，并且可能會出現(xiàn)失步的情況，因此只適合于精度要求不高的場合。

另外步進電機的位置和速度信號不能反饋給控制系統(tǒng)，一般只能用于開環(huán)控制。如果要構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，需要在運動軸上增加編碼器等信號反饋裝置。