一、前言

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、
停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，
電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特
點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。

雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它
必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它
涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。

目前,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業技術人員，能夠自行開發，研制的廠家卻非常少，
大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶
在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘
述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。

二、感應子式步進電機工作原理

（一）反應式步進電機原理

由于反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。

1、結構：

電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、
1/3 て、2/3 て,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A 與齒1 相對齊，B 與齒2 向右錯
開1/3 て，C 與齒3 向右錯開2/3 て，A'與齒5 相對齊，（A'就是A，齒5 就是齒1）

2、旋轉：

如A 相通電，B，C 相不通電時，由于磁場作用，齒1 與A 對齊，（轉子不受任何力以下均同）。如B
相通電，A，C 相不通電時，齒2 應與B 對齊，此時轉子向右移過1/3 て，此時齒3 與C 偏移為1/3


て，齒4 與A 偏移（て-1/3 て）=2/3 て。如C 相通電，A，B 相不通電，齒3 應與C 對齊，此時轉
子又向右移過1/3 て，此時齒4 與A 偏移為1/3 て對齊。如A 相通電，B，C 相不通電，齒4 與A 對
齊，轉子又向右移過1/3 て這樣經過A、B、C、A 分別通電狀態，齒4（即齒1 前一齒）移到A 相，
電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3 て,
向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。

由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決
定。

不過，出于對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A 這種導電
狀態，這樣將原來每步1/3 て改變為1/6 て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3 て變為1/12
て，1/24 て，這就是電機細分驅動的基本理論依據。

不難推出：電機定子上有m 相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1 。并
且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制??這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們
理論上可以制造任何相的步進電機，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。

3、力矩：

電機一旦通電，在定轉子間將產生磁場（磁通量Ф）當轉子與定子錯開一定角度產生力F 與（dФ/d
θ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br 為磁密，S 為導磁面積 F 與L*D*Br 成正比L 為鐵芯有效長度，
D 為轉子直徑 Br=N?I/R N?I 為勵磁繞阻安匝數（電流乘匝數）R 為磁阻。

力矩=力*半徑

力矩與電機有效體積*安匝數*磁密成正比（只考慮線性狀態）因此，電機有效體積越大，勵磁安匝
數越大，定轉子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然