步進電機又稱為脈沖電機,，基于最基本的電磁鐵原理,，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試,，應用于氫弧燈的電極輸送機構中,。這被認為是最初的步進電機。二十世紀初,，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機,。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用,。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上,，對于數(shù)字化的控制變得更為容易,。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),，步進電機的控制方式更加靈活多樣,。
步進電機保持轉(zhuǎn)矩與定位轉(zhuǎn)矩概念解析
步進電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號電脈沖信號并轉(zhuǎn)化成與之相對應的角位移或直線位移,，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件,。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量,，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,，其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整,。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比,，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量,、頻率和電機繞組的相序,，即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向,。
我國的步進電機在二十世紀七十年代初開始起步,，七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段，新品種和高性能電機不斷開發(fā),，目前,，隨著科學技術的發(fā)展，特別是永磁材料,、半導體技術,、計算機技術的發(fā)展，使步進電機在眾多領域得到了廣泛應用,。
步進電機的基本原理
作為一種控制用的特種電機,，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源步進電機驅(qū)動器,。在微電子技術,，特別計算機技術發(fā)展以前，控制器脈沖信號發(fā)生器完全由硬件實現(xiàn),，控制系統(tǒng)采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路,，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件,，而且一旦定型之后,，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發(fā)不同的驅(qū)動器,，開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高,，控制難度較大,，限制了步進電機的推廣。
由于步進電機是一個把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機械運動的裝置,，具有很好的數(shù)據(jù)控制特性,，因此，計算機成為步進電機的理想驅(qū)動源,，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展,，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產(chǎn)生控制脈沖,，驅(qū)動硬件電路,。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力,。因此,，用單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨,。
步進電機的保持轉(zhuǎn)矩與定位轉(zhuǎn)矩
保持轉(zhuǎn)距是指電機各相繞組通額定電流,，且處于靜態(tài)鎖定狀態(tài)時，電機所能輸出的最大轉(zhuǎn)距,。是電機選型時最重要的參數(shù)之一,。
定位轉(zhuǎn)距是指電機各相繞組不通電且處于開路狀態(tài)時，由于混合式電機轉(zhuǎn)子上有永磁材料產(chǎn)生磁場,，從而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距,。一般定位轉(zhuǎn)距遠小于保持轉(zhuǎn)距。是否存在定位轉(zhuǎn)距是混合式步進電機區(qū)別于反應式步進電機的重要標志,。
步進電機作為執(zhí)行元件,，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中,。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展,，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用,。
步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”）,，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度,，從而達到調(diào)速的目的,。步進電機可以作為一種控制用的特種電機,，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制,。
現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）,、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等,。
永磁式步進電機一般為兩相,，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度,； 反應式步進電機一般為三相,，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度,，但噪聲和振動都很大,。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組,，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,。
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度,。這種步進電機的應用最為廣泛,，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。 步進電機的一些基本參數(shù),；
電機固有步距角：
它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號,，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值,，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°,、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’,，它不一定是電機實際工作時的真正步距角,，真正的步距角和驅(qū)動器有關。 步進電機的相數(shù)：
是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù),，目前常用的有二相,、三相、四相,、五相步進電機,。電機相數(shù)不同，其步距角也不同,，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°,、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° ,。在沒有細分驅(qū)動器時,，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求,。如果使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義,，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù),，就可以改變步距角。
保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）：
是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時,，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩,。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩,。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一,。比如,，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機,。
定位轉(zhuǎn)矩（DETENT TORQUE）：
是指步進電機沒有通電的情況下,，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,，容易使大家產(chǎn)生誤解,；由于反應式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE,。 步進電機的一些特點：
1．一般步進電機的精度為步進角的3-5%,，且不累積。 2．步進電機外表允許的最高溫度,。
步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點,；一般來講,，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上,，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常,。
3．步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。
當步進電機轉(zhuǎn)動時,，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢,；頻率越高，反向電動勢越大,。在它的作用下,，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小,，從而導致力矩下降,。
4．步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲,。 步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率,，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值,，電機不能正常啟動,，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下,，啟動頻率應更低,。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程,，即啟動頻率較低,，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。 步進電動機以其顯著的特點,，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途,。伴隨著不同的數(shù)字化技術的發(fā)展以及步進電機本身技術的提高，步進電機將會在更多的領域得到應用,。