步进电机又称电脉冲马达。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。特点是输入一个电脉冲就转动一步，即每当电机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲昀数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向，很容易用微机实现数字控制。步进电机具有以下特点：①步进电机的工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）的影响，只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；②步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，不会长期积累；③控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。因此，步进电机被广泛应用于开环结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。

1．步进电机的工作原理图9 - 25为反应式步进电机工作原理图。其定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对磁极组成一相，即有A—A'、B—B'、C—C'三相，磁极上绕有励磁绕组。假定转子具有均匀分布的四个齿，当A、B、C三个磁极的绕组依次通电时，则A、B、C三对磁极依次产生磁场吸引转子转动。

如图中(a)所示，如果先将电脉冲加到A相励磁绕组，定子A相磁极就产生磁通，并对转子产生磁拉力，使转子的1、3两个齿与定子的A相磁极对齐，而后再将电脉冲通人B相励磁绕组，B相磁极使产生磁通。由图(b)可以看出，这时转子2、4两个齿与B相磁极靠得最近，于是转子便沿着逆时针方向转过30°角，使转子2、4两个齿与定子B相磁极对齐。如果按照A→B→C→A……的顺序通电，转子则沿逆时针方向一步步地转动，每步转过30。，这个角度就叫步距角。显然，单位时间内通人的电脉冲数越多，即电脉冲频率越高，电机转速越高。如果按A—C—B—A……的顺序通电，步进电机将沿顺时针方向一步步地转动。从一相通电换接到另一相通电称为一拍，每一拍转子转动一个步距角。像上述的步进电机，三相励磁绕组依次单独通电运行，换接三次完成一个通电循环，称为三相单三拍通电方式。

如果使两相励磁绕组同时通电，即按AB- BC—CA—AB……顺序通电，这种通电方式称为三相双拍，其步距角仍为30。。

还有一种是按三相六拍通电方式工作的步进电机，即按照A→AB→B→BC→C→CA→A……顺序通电，换接六次完成一个通电循环。这种通电方式的步距角为15。。其工作过程如图9 - 26所示：若将电脉冲首先通人A相励磁绕组，转子齿1、3与A相磁极对齐，如图中(a)所示。然后再将电脉冲同时通入A、B相励磁绕组，这时A相磁极拉着1、3两个齿，B相磁极拉着2、4两个齿，使转子沿着逆时针方向旋转。转过159角时，A、B两相的磁拉力正好平衡，转子静止于图中(b)的位置。如果继续按B→BC→C→CA→A……的顺序通电，步进电机就沿着逆时针方向，以15。步距角一步步转动。

步进电机的步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越高。通常的步距角是1.5。或0. 75。，为此需要将转子做成多极式的，并在定子磁极上制成小齿，如图9- 27所示。定子磁极上的小齿和转子磁极上的小齿大小一样，两种小齿的齿宽和齿距相等。当一相定子磁极的小齿与转子的齿对齐时，其他两相磁极的小齿都与转子的齿错过一个角度。按着相序，后一相比前一相错开的角度要大。例如转子上有40个齿，则相邻两个齿的齿距角是360。/40-9。。若定子每个磁极上制成5个小齿，当转子齿和A相磁极小齿对齐时，B相磁极小齿则沿逆时针方向超前转子齿1／3齿距角，即超前3。，而C相磁极小齿则超前转子2／3齿距，即超前6。。按照此结构，当励磁绕组按A→B→C……顺序以三相三拍通电时，转子按逆时针方向，以3。步距角转动；如果按照A→AB→B→BC→C→CA→A……顺序以三相六拍通电时，步距角将减小一半为1.5°。如通电顺序相反，则步进电动机将沿着顺时针方向转动。

以上述可知，步距角的大小与通电方式和转子齿数有关，其大小可用下式计算：

α= 360°/Zm

式中，Z——转子齿数；

m——运行拍数，通常等于相数或相数整数倍，即m=KN(N为电机的相数，单拍时K1，双拍时K=2)。

步进电机也可以制成四相、五相、六相或更多的相数，以减小步距角并改善步进电机的性能。为了减小制造电机的困难，多相步进电机常做成轴向多段式（又称顺轴式）。例如，五相步进电机的定子沿轴向分为A、B、C、D、E五段。每一段是一相，在此段内只有一对定子磁极。在磁极的表面上开有一定数量的小齿，各相磁极的小齿在圆周方向互相错开1／5齿距。转子也分为五段，每段转子具有与磁极同等数量的小齿，但它们在圆周方向并不错开。

这样，定子的五段就是电机的五相。

与三相步进电机相同，五相步进电机的通电方式也可以是五相五拍、五相十拍等。但是，为了提高电机运行的平稳性，多采用五相十拍的通电方式。

2．步进电机的控制三相步进电机有三个励磁绕组，每个绕组都有_个电子开关控制其直流电压的通断。

其原理如图9 - 28所示。只要按照一定的顺序通断三个电子开关，电机就会按照一定的规律转动。

三相步进电机有三拍和六拍两种工作方式。如果通电顺序相反，则电机反转。步进电机三相的通电顺序按上述两种方式之一改变一次，就会转动一个角度。因此，计算机只要用三个口线按此规律发脉冲，即可控制步进电机。

步进电机电子开关的线路还有其他形式，使用情况也不同。步进电杌既可作为开环控制，也可用于闭环控制。