1 基礎知識

步進電機工作時平面拋圖如下：

圖中每個箭頭間隔是步進電機的一個步進角，每輸入一個脈沖，電機就會轉動一個步進角，不同的電機轉動的步進角是不一樣的。

對于步進電機，有計算公式：旋轉角=步進角*脈沖數。

失步：轉矩過大或有高速脈沖，超過了電機允許范圍，則不僅電機無法按照一個脈沖一個步進角進行轉動。

最大自啟動頻率：靜止的空載步進電機，在沒有失步的情況下能夠啟動的最大輸入頻率。

最大連續響應頻率：已啟動的電機，在沒有失步的情況下能夠連續旋轉的最大輸入頻率。

步進電機的相數：電機內部的線圈組數。

從結構上分類：PM（Permanent Magnet，永磁）式，VR（Variable Reluctance，可變磁阻）式，HB（Hybrid，混合）式 PM。

2 變磁阻式步進電機原理

變磁阻式步進電機是最簡單的一種步進電機。

其內部轉動結構如下：

有六個定子齒部，三個分離的直流源進行驅動，轉動部分為轉子。

轉子采用鋼制薄片堆疊而成（為了防止渦流的產生）。轉子只有4個齒，成180°的兩個齒是一對，定子有4個齒部，成180°的兩個齒是一對，這樣子的設計能夠使每次只有一對轉子齒部對上定子的齒部。

以下看轉動過程：

初始位置，A線圈進行通電，線圈產生磁場吸住轉子的一對齒部。

A線圈斷電，B線圈通電，則轉子水平軸的一對齒部將受B線圈的磁場吸引，順時針轉動30°。

同理，當B線圈斷電后，C線圈通電，那么轉子又會重新繞順時針轉30°。

那么，下一次轉動就是C線圈斷電，A線圈通電，轉子齒部重新與A線圈相合。重復四次后，轉子將轉動一圈。轉子的轉動是因為轉子由金屬做成，在線圈通電后，轉子會找到最小磁阻的位置，那就會有一對轉子齒部與線圈相吸合。

從上述的描述，轉子轉一步是30°，那么，說明此電機在此種驅動模式下的步進角是30°。該步進電機通過改變控制方式，也可以將步進角改為15°。

我們可以看到，初始位置A/B線圈通電時，轉子狀態如下：

若A線圈通電的同時，給B線圈通電，那么，轉子會處在A和B線圈通電時位置的中間位置。

那么此刻，轉子的轉動角度就是15°，此時斷開A線圈的通電，保留B線圈通電，那么轉子就會轉去與B線圈吸合，再轉15°。

此時，C線圈通電，則轉子會轉到B,C線圈中間，轉動15°：

那么同理，B線圈斷電，保留C線圈，那么轉子就又與C線圈吸合，重新轉動15°，之后一直通過這種單線圈-雙線圈的循環，可將步進電機改為15°的步進角進行驅動，此種驅動方式稱為半步進。

3 混合式步進電機

最常見和最常用的步進電機是混合式步進電機，以1.8°每步的步進電機進行介紹。

此電機的轉子由一個磁芯和兩個帽箍組成，具有南極和北極之分。

此種電機的步進精度取決于轉子和定子之間的巧妙分布。1.8°的電機轉子齒數有50個，這是確定的，那么如何理解定子的齒數和分布，先假設定子也有50個齒。

事實上，定子齒數是要比轉子齒數少的，這里實際有48個。

將這48個齒數分成4組，分別為綠，黃，藍，紅。

綠色組齒部移動到與轉子齒部半對齊的位置，黃色組的齒部移動到完全與轉子齒部完全錯位，藍色組齒部移動到與轉子齒部半對齊的位置，紅色組齒部原位不動。簡單的說，就是一組完全對齊，一組完全錯位，兩組半對齊。

以下是在電機上的剖面圖，轉子正對你的那一面為南極，綠色是A線圈組，稱為A相，黃色為B線圈組，稱為B相，兩個線圈組是相對獨立的線圈組。

A相線圈通電時，上下兩個線圈在定子上形成N極，吸住轉子，此時轉子不動，若此時A相斷電，B相上電，那么，轉子將運動。

轉動的角度為1/4個齒，1個齒角度為360°/100=3.6°，則轉動腳為1.8°。下一次到A相線圈通電時，繼續轉動一個步進角1.8°，如此循環，步進電機受控轉動。同時，北極的轉子齒部排列與南極的剛好錯開，這樣就能保證兩邊都受控。