步進電動機是一種將脈衝訊號變換成相應的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態，當有脈衝輸入肘步進電動機一步一步地轉動，每給它乙個脈衝訊號，它就轉過一定的角度。步進電動機的角位移量和輸入脈衝的個數嚴格成正比，在時間上與輸入脈衝同步，因此只要控制輸入脈衝的數量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉角、轉速及轉動方向。
在沒有脈衝輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉子保持原有位置處於定位狀態。 步進電動機按其輸出轉矩的大小來分，可以分為快速步進電動機和功率步進電動機。快速步進電動機連續工作頻率高而輸出轉矩較小，一般在n·cm級，可以作為控制小型精密工具機的工作台(例線切割工具機)也可以和液壓轉矩放大器組成電液脈衝馬達去驅動數控工具機的工作台，而功率步進電動機的輸出轉矩就比較大是n·m級的，可以直接去驅動工具機的移動部件。
步進電動機按其勵磁相數，可以分為三相、四相、五相、六相甚至八相。一般來說隨著相數的增加，在相同頻率的情況下，每相導通電流的時間增加，各相平均電流會高些，從而使電動機的轉速—轉矩特性會好些，步距角亦小。但是隨著相數的增加，電動機的尺寸就增加，結構亦複雜，目前多用3～6相的步進電動機。
由於步進電動機的轉速隨著輸入脈衝頻率變化而變化，調速範圍很廣，靈敏度高，輸出轉角能夠控制，而且輸出精度較高，又能實現同步控制，所以廣泛地使用在開環系統中，也還可用在一般通用機床上，提高進給機構的自動化水平。 步進電動機按其工作原理來分，主要有磁電式和反應式兩大類，這裡只介紹常用的反應式步進電動機的工作原理，現用下圖的步進電動機的簡化圖來加以說明。
在電動機定子上有a、b、c三對磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為a相、b相和c相，而轉子則是乙個帶齒的鐵心，這種步進電動機稱之為三相步進電動機。如果**圈中通以直流電，就會產生磁場，當a、b、c三個磁極的線圈依次輪流通電，則a、b、c三對磁極就依次輪流產生磁場吸引轉子轉動。 首先有一相線圈(設為a相)通電，則轉子1、3兩齒被磁極a吸住，轉子就停留在圖5—5a的位置上。
然後，a相斷電，6相通電，則磁極a的磁場消失磁極b產生了磁場，磁極召的磁場把離它最近的2、4兩齒吸引過去，停止在圖b的位置上，這時轉子逆時針轉了30°。再接下去b相斷電，c相通電。根據同樣道理，轉子又逆時針轉了30°，停止在圖c的位置上。
若再a相通電，c相斷開，那麼轉子再逆轉30°，使磁極a的磁場把2、4兩個齒吸住。定子各相輪流通電一次轉子轉過乙個齒。這樣按a→b→c→a→b→c→a→…次序輪流通電，步進電動機就一步一步地按逆時針方向旋轉。
通電線圈每轉換一次，步進電動機旋轉30°，我們把步進電動機每步轉過的角度稱之為步距角。如果把步進電動機通電線圈轉換的次序倒過來換成a→c→b→a→c→b→…的順序，則步進電動機將按順時針方向旋轉，所以要改變步進電動機的旋轉方向可以在任何一相通電時進行。
步進電動機
步進電動機已成為除直流電動機和交流電動機以外的第三類電動機。傳統電動機作為機電能量轉換裝置，在人類的生產和生活進入電氣化過程中起著關鍵的作用。可是在人類社會進入自動化時代的今天，傳統電動機的功能已不能滿足工廠自動化和辦公自動化等各種運動控制系統的要求。
為適應這些要求，發展了一系列新的具備控制功能的電動機系統，其中較有自己特點，且應用十分廣泛的一類便是步進電動機。
步進電動機的發展與計算機工業密切相關。自從步進電動機在計算機外圍裝置中取代小型直流電動機以後，使其裝置的效能提高，很快地促進了步進電動機的發展。另一方面，微型計算機和數字控制技術的發展，又將作為數控系統執行部件的步進電動機推廣應用到其他領域，如電加工工具機、小功率機械加工工具機、測量儀器、光學和醫療儀器以及包裝機械等。
任何一種產品成熟的過程，基本上都是規格品種逐步統一和簡化的過程。現在，步進電動機的發展已歸結為單段式結構的磁阻式、混合式和爪極結構的永磁式三類。爪極電機**便宜，效能指標不高，混合式和磁阻式主要作為高解析度電動機，由於混合式步進電動機具有控制功率小，執行平穩性較好而逐步處於主導地位。
最典型的產品是二相8極50齒的電動機，步距角1.8°／0.9°（全步／半步）； 還有五相10極50齒和一些轉子100齒的二相和五相步進電動機，五相電動機主要用於執行效能較高的場合。
到目前，工業發達國家的磁阻式步進電動機已極少見。
步進電動機最大的生產國是日本，如日本伺服公司、東方公司、sanyo denki和minebea及npm公司等，特別是日本東方公司，無論是電動機效能和外觀質量，還是生產手段，都堪稱是世界上最好的。現在日本步進電動機年產量（含國外獨資公司）近2億台。
德國也是世界上步進電動機生產大國。德國b.l.
公司2023年五相混合式步進電動機專利期滿後，推出了新的三相混合式步進電動機系列，為定子6極轉子50齒結構，配套電流型驅動器，每轉步數為200、400、1000、2000、4000、10000和20000，它具有通常的二相和五相步進電動機的解析度，還可以在此基礎上再10細分，解析度提高10倍，這是一種很好的方案，充分運用了電流型驅動技術的功能，讓三相電動機同時具有二相和五相電動機的效能。
與此同時，日本伺服公司也推出了他們的三相混合式步進電動機。該公司阪正文博士研製了三種不同的永磁式三相步進電動機，即hb型（混合式）、rm性（定子和混合式相似，轉子則同永磁式環形磁鐵相似）和爪極pm型。將三相步進電動機同二相步進電動機進行比較後顯示：
⑴在獲得小步距角方面，三相電動機比二相電動機要好。
⑵三相電動機的兩相勵磁最大保持力矩為√3t1（t1為單相勵磁轉矩），而二相電動機為 √2t1，所以三相電動機的合成力矩大。
⑶三相電動機的轉矩波動比二相電動機要小。
⑷三相電動機連續2步用於半步的轉矩差比二相電動機的要小。
⑸三相電動機繞組可以星形連線，三個終端驅動，勵磁電路電晶體6個； 而二相電動機是8個。
⑹連續運轉時，由於三相步進電動機結構原因，磁通和電流的三次諧波被消除了，所以三相電動機的振動力矩比二相電動機的要小。
結論是顯而易見的。另外的結論是hb型電動機更適合於低速大轉矩用途；rm型適用於平穩執行以及轉速大於1000r/min的用途；而pm型成本低，在低轉速時的振動和高轉速時的大轉矩方面，三相pm型電動機比兩相電動機的效能要好。
因此，當前最有發展前景的當屬混合式步進電動機，而混合式電動機又向以下四個方向發展：
發展趨勢之一，是繼續沿著小型化的方向發展。隨著電動機本身應用領域的拓寬以及各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小，在57、42機座號的電動機應用了多年後，現在其機座號向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士escap公司最近還研製出外徑僅10mm的步進電動機。
發展趨勢之二，是改圓形電動機為方形電動機。由於電動機採用方型結構，使得轉子有可能設計得比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機座號的電動機，方形的力矩比圓形的將提高30％～40％。
發展趨勢之三，對電動機進行綜合設計。即把轉子位置感測器，減速齒輪等和電動機本體綜合設計在一起，這樣使其能方便地組成乙個閉環系統，因而具有更加優越的控制效能。
發展趨勢之四，向五相和三相電動機方向發展。目前廣泛應用的二相和四相電動機，其振動和雜訊較大，而五相和三相電動機具有優勢性。而就這兩種電動機而言，五相電動機的驅動電路比三相電動機複雜，因此三相電動機系統的效能**比要比五相電動機更好一些。
我國的情況有所不同，直到20世紀80年代，一直是磁阻式步進電動機佔統治地位，混合式步進電動機是80年代後期才開始發展，至今仍然是二種結構型別同時並存。儘管新的混合式步進電動機完全可能替代磁阻式電動機，但磁阻式電動機的整機獲得了長期應用，對於它的技術也較為熟悉，特別是典型的混合式步進電動機的步距角（0.9°/1.
8°）與典型的磁阻式電動機的步距角（0.75°/1.5°）不一樣，使用者改變這種產品結構不是很容易的，這就使得兩種機型並存的局面難以在較短時間內改變。
這種現狀對步進電動機的發展是不利的。
步進電機的基本原理
步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。
步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(稱為「步距角」)，它的旋轉是以固定的角度一步一步執行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
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，廣泛應用於各種開環控制。
現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，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但雜訊和振動都很大。反應式步進電機的轉子磁路由軟磁材料製成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產生轉矩。
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點。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。
步進電機的一些基本引數：
電機固有步距角：
它表示控制系統每發乙個步進脈衝訊號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了乙個步距角的值，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，真正的步距角和驅動器有關。
步進電機的相數：
是指電機內部的線圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數不同，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° 。在沒有細分驅動器時，使用者主要*選擇不同相數的步進電機來滿足自己步距角的要求。
如果使用細分驅動器，則『相數』將變得沒有意義，使用者只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。
保持轉矩（holding torque）：
是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的引數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由於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，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的引數之一。
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矩為2n.m的步進電機。
detent torque：
是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。detent torque 在國內沒有統一的翻譯方式，容易使大家產生誤解；由於反應式步進電機的轉子不是永磁材料，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於失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決於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速的公升高而下降。
當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成乙個反向電動勢；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,但若高於一定速度就無法啟動,並伴有嘯叫聲。
步進電機有乙個技術引數：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衝頻率，如果脈衝頻率高於該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。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動，脈衝頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然後按一定加速度公升到所希望的高頻（電機轉速從低速公升到高速）。
步進電動機以其顯著的特點，在數位化製造時代發揮著重大的用途。伴隨著不同的數位化技術的發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。
步進電動機
步進電動機是一種把電脈衝轉換成角位移的電動機。用專用的驅動電源向步進電動機供給一系列的且有一定規律的電脈衝訊號，每輸入乙個電脈衝，步進電機就前進一步，其角位移與脈衝數成正比，電機轉速與脈衝頻率成正比，而且轉速和轉向與各相繞組的通電方式有關。根據勵磁方式的不同，步進電動機分為反應式 永磁式和感應子式 ...
步進電動機的結構與工作原理
步進電機是利用電磁鐵原理，將脈衝訊號轉換成線位移或角位移的電機。每來乙個電脈衝，電機轉動乙個角度，帶動機械移動一小段距離。步進電動機 步進機將脈衝訊號轉換為角位移或線位移。主要要求 動作靈敏 準確 重量輕 體積小 執行可靠 耗電少等。步進電動機的特點 1 來乙個脈衝，轉乙個步距角。2 控制脈衝頻率，...
步進電動機的選擇與計算
數控產品設計時，根據工作系統的力學模型，計算選擇步進電動機或伺服電動機的規格型號，是進行數控產品設計的乙個重要環節。因為電動機的引數決定著數控系統中各功能模組的效能引數，各功能模組都要與電動機相匹配，這裡以用普通車床c616改為簡易數控車床為例。說明步進電動機的計算過程。1 c616車床的各引數 1...