步进电机又称为脉冲电机，根据最根本的电磁铁原理，它是一种能够自在反转的电磁铁，其动作原理是依托气隙磁导的改动来发生电磁转矩。其原始模型是起源于年至年间。年前后开端以操控为意图的测验，运用于氢弧灯的电极运送组织中。这被认为是开端的步进电机。二十世纪初，在电话主动交换机中广泛运用了步进电机。因为西方资本主义列强抢夺殖民地，步进电机在缺少沟通电源的船只和飞机等独立体系中得到了广泛的运用。二十世纪五十年代后期晶体管的创造也逐步运用在步进电机上，关于数字化的操控变得更为简略。到了八十年代后，因为廉价的微型计算机以多功能的姿势呈现，步进电机的操控方法愈加灵活多样。
步进电机相关于其它操控用处电机的最大区别是，它接纳数字操控信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它自身便是一个完结数字形式转化的履行元件。并且它可开环方位操控，输入一个脉冲信号就得到一个规则的方位增量，这样的所谓增量方位操控体系与传统的直流操控体系比较，其本钱显着减低，简直不用进行体系调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严厉成正比，并且在时刻上与脉冲同步。因而只需操控脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可取得所需的转角、速度和方向。
我国的步进电机在二十世纪七十年代初开端起步，七十年代中期至八十年代中期为制品开展阶段，新品种和高功能电机不断开发，现在，跟着科学技能的开展，特别是永磁资料、半导体技能、计算机技能的开展，使步进电机在很多范畴得到了广泛运用。
步进电机操控技能及开展概略
作为一种操控用的特种电机，步进电机无法直接接到直流或沟通电源上作业，有必要运用专用的驱动电源步进电机驱动器。在微电子技能，特别计算机技能开展曾经，操控器脉冲信号发生器完全由硬件完成，操控体系选用独自的元件或许%&&&&&%组成操控回路，不只调试设备杂乱，要耗费很多%&&&&&%，并且一旦定型之后，要改动操控计划就一定要从头规划电路。这就使得需求针对不同的电机开发不同的驱动器，开发难度和开发本钱都很高，操控难度较大，约束了步进电机的推行。
因为步进电机是一个把电脉冲转化成离散的机械运动的设备，具有很好的数据操控特性，因而，计算机成为步进电机的抱负驱动源，跟着微电子和计算机技能的开展，软硬件结合的操控方法成为了干流，即通过程序发生操控脉冲，驱动硬件电路。单片机通过软件来操控步进电机，更好地发掘出了电机的潜力。因而，用单片机操控步进电机现已成为了一种必定的趋势，也契合数字化的年代趋。
步进电机的类型
步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机（Variable Reluctance，VR）、永磁式步进电机Permanent Magnet，PM）、混合式步进电机（Hybrid Stepping，HS）、单相步进电机、平面步进电机等多种类型，在我国所选用的步进电机中以反应式步进电机为主。步进电机的工作功能与操控方法有亲近的联系，步进电机操控体系从其操控方法来看，能够分为以下三类：开环操控体系、闭环操控体系、半闭环操控体系。半闭环操控体系在实践运用中一般归类于开环或闭环体系中。［1］
反应式：定子上有绕组、转子由软磁资料组成。结构简略、本钱低、步距角小，可达1.2°、但动态功能差、功率低、发热大，可靠性难确保。
永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁资料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特色是动态功能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。
混合式：混合式步进电机归纳了反应式和永磁式的长处，其定子上有多相绕组、转子上选用永磁资料，转子和定子上均有多个小齿以进步步矩精度。其特色是输出力矩大、动态功能好，步距角小，但结构杂乱、本钱相对较高。
按定子上绕组来分，共有二相、三相和五持平系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后作用杰出。该种电机的根本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角削减为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。因为摩擦力和制作精度等原因，实践操控精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改动精度和作用。
步进电机：一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电履行元件。
数控设备输出的进给脉冲数量、频率和方向通过驱动操控电路到达步进电机后，能够转化为作业台的位移量、进给速度和进给方向。
步进电机的制动原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环操控元件。在非超载的情况下，电机的转速、中止的方位只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载改动的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性联系的存在，加上步进电机只要周期性的差错而无累积差错等特色。使得在速度、方位等操控范畴用步进电机来操控变的十分的简略。
1、步进电机的结构（以5相步进为例）
步进电机的结构首要选用图示的方法进行解说：
步进电动组织造上大致分为定子与转子两部分。 转子由转子 1、转子 2、永久磁钢等 3 部分构成。并且转子朝轴方向现已磁化，转子 1 为 N 极时，转子 2 则为 S 极。
定子具有小齿状的磁极，共有 10个，皆绕有线圈。 其线圈的对角方位的磁极相互连接着，电流流转后，线圈即会被磁 化成同一极性。（例如某一线圈经由电流的流转后，对角线的磁极将 同化成 S 极或 N 极。） 对角线的 2个磁极构成 1个相，而因为有 A相至 E持平 5个相位，因而称为 5 相步进电动机。
体系构成图示
转子的外圈由 50个小齿构成，转子 1 和转子 2 的小齿于结构上互 相错开 1/2 螺距。由此转子构成了100个小齿。现在现已有转子单个加工至100齿的高分辨率型，那么高分辨率型的转子就有200个小齿。因而其机械上就能够完成一般步进电机半步（一般步进电机半步需求电气细分到达）的分辨率。
电动组织造图2∶与转轴成笔直方向的断面图
2、步进电机的工作原理。
实践上通过磁化后的转子及定子的小齿的方位联系，在此阐明如下。 首要解说励磁，励磁便是指电动机线圈通电时的情况。
● A相励磁
将 A 相励磁，会使得磁极磁化成 S 极，而其将与带有 N极磁性的 转子 1 的小齿相互招引，并与带有S极磁性的转子 2 的小齿相斥， 于平衡后中止。此刻，没有励磁的 B相磁极的小齿和带有 S极磁性 的转子 2 的小齿相互违背 0.72°。以上是 A 相励磁时的定子和转子小齿的方位联系。
● B相励磁
其次由 A 相励磁转为 B 相励磁时，B 相磁极磁化成 N 极，与具有 S极磁性的转子 2 相互招引，而与具有 N极磁性的转子 1 相斥。
也便是说，从 A 相励磁转化至 B 相励磁时，转子滚动 0.72°。由此可知， 励磁相位随 A相→ B相→ C相→ D相→ E相→ A相顺次转化，则步进电动机以每次 0.72°做正确的滚动。相同的，期望作反方向滚动时，只需将励磁次序倒转，按照 A相→ E相→ D相→ C相→ B相→ A相励磁即可。
0.72°的高分辨率，是取决于定子和转子结构上的机械偏移量，所以不需求编码器等传感器即可正确的定位。下图就5相步进每次的位移量是0.72°进行更具体的阐明：
因为第一组定子正好与转子相对应招引。就势必会导致第二组定子与对应的转子相违背（定子与转子齿距相同，可是各自地点的2个圆不相同大）。而这个违背值正好是齿距的十分之一。因而一般5相步进的步距角为：360°/50齿/10=0.72°
高分辨率5相步进的步距角为：360°/100齿/10=0.36°
别的，就中止精度而言， 会影响的只要定子与转子的加工精度、拼装精度、及线圈的直流电阻的不平等罢了，因而可取得 ±3 分（无负载时）的高中止精度。 实践上步进电动机是由驱动器来进行励磁相的转化，而励磁相的转化机遇则是由输入驱动器的脉冲信号所进行。以上举的是 1相位励磁的比如，实践工作时，为有用运用线圈一起进行 4相或 5相励磁的。
3、步进电动机的特征
（1）工作需求的三要素：操控器、驱动器、步进电动机
以上三部分是步进电机工作必不可少的三部分。操控器又名脉冲发生器，现在首要有plc、单片机、运动板卡等等。
（2）工作量与脉冲数的比例联系
（3）工作速度与脉冲速度的比例联系
（4）自身具有坚持力
步进电机只要在通电情况下，才具有自我坚持力。在停电情况下 ，自我坚持力消失。
因而在升降设备传动时，必须运用附电磁刹车型步进电机。
尽管步进电机已被广泛地运用，但步进电机并不能像一般的直流电机，沟通电机在惯例下就能运用。它有必要由脉冲信号、功率驱动电路等组成操控体系方可运用。因而用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。可是万丈高楼平地起，从步进电机的根底开端学习，无疑为将来的运用打好厚实的根底。
