步进电动机是一种特殊的电动机，根据其功能，可以把它看做是一种将脉冲信号转换成相应的角位移（或线位移）的电磁装置。

1.步进电动机的分类

步进电动机的分类方式有多种，通常按以下五种方法进行分类。

（1）按力矩产生的原理分类

按力矩产生的原理可分为反应式和励磁式两大类。

1）反应式：反应式步进电动机只有定子绕组，而转子无绕组，由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。

2）励磁式：励磁式步进电动机的定子、转子均有励磁绕组（或转子用永磁钢制成），由电磁力矩实现步进运行。

（2）按定子数分类

按定子数目可分为单定子式、双定子式、三定子式和多定子式几种类型。

（3）按各绕组分布分类

按各绕组分布可分为径向分相式和轴向分相式两大类。

1）径向分相式：电动机各相绕组按圆周依次排列。

2）轴向分相式：电动机各相绕组按轴向依次排列。

（4）按输出力矩大小分类

按输出力矩大小可分为伺服式和功率式两大类。

1）伺服式：输出力矩较小，一般在百分之几至十分之几N·m，只能用于驱动较小的负载，如用于机床、工作台等较大的负载，需与液压扭矩放大器配合才能驱动。

2）功率式：输出力矩较大，一般为5～50N·m以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载。

（5）按材料结构分类

按材料结构可分为反应式、永磁式和混合式三类。

1）反应式：一般为三相，转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁通的变化产生转矩。

2）永磁式：一般为两相，转矩和体积均较小。

3）混合式：它混合了永磁式和反应式的优点，在结构上又分为两相和五相。两相的步进角为1.8°，五相的步进角一般为0.72°。

2.步进电动机与一般电动机的区别

一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当有脉冲输入时，步进电动机便一步一步地转动，每接收到一个脉冲信号就会转动一定的角度。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数成正比，在时间上与输入脉冲同步。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。因此，只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。

3.步进电动机转矩与频率的关系

（1）步进电动机的空载牵入频率和空载牵出频率

空载牵入频率是指步进电动机在空载情况下能够从定位状态正常起动的脉冲频率。空载牵出频率是指步进电动机在正常运转情况下逐渐升高脉冲频率使步进电动机不失步的最高频率。

（2）步进电动机转矩与转速的变化

当步进电动机运转时，电动机各相绕组的电感将形成一个反向电动势，频率越高，反向电动势越大。在这个作用下，电动机的相电流随频率（或速度）的增大而减少，从而导致转矩的下降。所以，步进电动机的转矩会随着转速的升高而下降。

（3）步进电动机定位转矩与保持转矩的区别(www.daowen.com)

步进电动机的定位转矩是指电动机各相绕组不通电且处于开路状态时，由于转子上有永磁材料产生磁场，从而产生的转矩；而保持转矩是指电动机各相绕组通额定电流，且处于静态锁定状态时，电动机所能输出的最大转矩。一般定位转矩小于保持转矩。

（4）两相步进电动机和五相混合式步进电动机的应用

两相步进电动机的步距角大，高速运转特性好，且价格较低，但低速运转时有振动，适用于追求电动机高速性能，而对精度无太多要求的场合使用。五相步进电动机步距角小，中低速运转平稳，适用于对电动机运转精度要求较高，转速在600r/min以下，力矩在2N·m以上的场合使用。

4.步进电动机的动态技术指标

（1）步距角精度

步距角精度指步进电动机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，常用百分比表示。不同运行拍数其值不一样，四拍运行时其误差应在5%之内，八拍运行时其误差应在15%之内。步距角与驱动器有关。

（2）失步

失步指电动机运转时运转的步数小于理论上的步数。

（3）失调角

失调角指转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度。一般电动机在运转时，都会存在失调角，而且由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。

（4）最大空载起动频率

最大空载起动频率指电动机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加载的情况下，能够直接起动的最大频率。

（5）最大空载运转频率

最大空载运转频率指电动机在某种驱动、电压及额定电流下，不带负载的最高运转频率。

（6）共振点

共振点指步进电动机的共振区域，不同类型步进电动机的共振区域不一样，二、四相感应式步进电动机的共振区一般在180～250pps之间（步距角1.8°）或在400pps左右（步距角0.9°）。共振点的偏移量与驱动电压、电流、负载有关，电动机驱动电压越高，电动机电流越大，负载越轻，则共振点向上偏移，反之则向下偏移。

（7）外表允许最高温度

外表允许最高温度指步进电动机在连续工作时其外表的温度值，以摄氏度（℃）表示，以不超过90℃为正常。

（8）正反转控制

步进电动机的正反转控制是由电动机绕组的通电时序来实现的。当电动机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA时为正转；当电动机通电时序为DA-CA-BC-AB时为反转。

5.步进电动机的特点

步进电动机具有以下特点：

1）步进电动机必须加脉冲驱动信号才能运转，且转动的速度与脉冲的频率成正比。

2）改变脉冲的顺序，可以方便地改变电动机的转动方向。

3）步进电动机具有瞬间起动、稳定运行和急速停机的特点。

4）步进电动机的精度为步进角的3%～5%，且不累积。

5）步进电动机的力矩会随转速的升高而下降，这是因为电动机转动时，各相绕组的电感将形成一个反向电动势，且频率越高，反向电动势越大，使电动机相电流减少，从而导致力矩下降。

6）步进电动机低速下起动正常，但若高于一定速度起动，会伴有啸叫声。所以在负载情况下，起动频率应更低。

步进电动机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系，目前在数字控制系统中得到广泛应用。