步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的特殊電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組且制有若干個(gè)均勻分布的齒，在定子上有勵(lì)磁繞組.當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，其角位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格地成正比，在時(shí)間上也與輸入脈沖同步。當(dāng)元脈沖時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下，氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置不變而處于定位狀態(tài)。

步進(jìn)電機(jī)機(jī)其輸出扭矩大小，可分為快速步進(jìn)電機(jī)和功率步進(jìn)電機(jī):按其勵(lì)磁相數(shù)可分為三相、四相、五相、六相甚至八相步進(jìn)電機(jī)等;按其工作原理又分為磁咆式和反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。

由于步進(jìn)電機(jī)的角位移量和指令脈沖的個(gè)數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向與通電相序有關(guān)，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的通電相序，即可獲得所需的轉(zhuǎn)角大小、轉(zhuǎn)速和方向。其調(diào)速范圍廣、響應(yīng)俠、靈敏度離、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，而且有一定的精度，所以被廣泛應(yīng)用于開環(huán)伺服系統(tǒng)中。

1.步進(jìn)電機(jī)的工作原理

盡管步進(jìn)電機(jī)種類很多，但其基本原理實(shí)質(zhì)都是一致的。現(xiàn)以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，說明其工作原理。

在步進(jìn)電機(jī)定子上有3對(duì)磁極，上面繞有勵(lì)磁繞組，分別稱為A相、8相和C相.轉(zhuǎn)子上帶有等距小齒(圖中有4個(gè)齒)。如果先將A相加上電脈沖，則轉(zhuǎn)子1、3兩齒被磁極A吸引而與該磁極對(duì)齊，而后再將B相加上電脈沖，則已相磁極將離它最近的2、4齒吸引過去，這樣轉(zhuǎn)子就沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30°。同樣的道理，如將C相加上電脈沖，則轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過30°。之后再將A相加上電脈沖，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)過30°。如此這樣.按A→B→C→A...依次通電，步進(jìn)電機(jī)就按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)

根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，我們知道步進(jìn)電機(jī)的角位移量與指令脈沖的個(gè)數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向與通電方向有關(guān)。因此步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，必須能控制步進(jìn)電機(jī)各相勵(lì)磁繞組電信號(hào)的通電變化頻率、次數(shù)和通電順序。這個(gè)工作由脈沖分配器和功率放大器來(lái)完成通過脈沖指令，按一定順序?qū)ɑ蚪刂构β史糯笃鳎闺姍C(jī)相應(yīng)的勵(lì)磁繞組通電或斷電的裝置叫脈沖分配器，也叫環(huán)形分配器。它由門電路、觸發(fā)器等基本邏輯功能元件組成。步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，由方向指令控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速分別由指令脈沖的頻率與數(shù)量決定。

脈沖分配可由硬件或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為硬件，目前市場(chǎng)上已有專用的分配器功能組件出售。采用專用集成電路有利于提高系統(tǒng)可拿性和降低系統(tǒng)成本。用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，采用匯編語(yǔ)言編制程序來(lái)分配脈沖，稱為軟件脈沖分配。這種方法的特點(diǎn)是控制靈活、可靠性高、制造成本低。當(dāng)然，它需編制復(fù)雜的程序，需占用大量?jī)?nèi)存單元和操作時(shí)間。