步进电机的工作原理如图1所示。每输入一个控制脉冲，电机就会按照既定的 角度旋转一步。这个角度叫做步进角。图2是小型步进电机示例。

图1

图2

步进角取决于电机的结构和驱动方式，从7.5°、15°到90°，有各种各样的角 度。步进电机完全是随着脉冲输入旋转的。输入脉冲的周期长，电机就转得慢；周期短，就转得快。如果只输入3个脉冲 （步进角为15°），电机旋转45°便会停止。旋转角＝步进角×脉冲数 ＝15°×3 ＝45° 这样，步进电机转子的转速和位置完全由输入脉冲控制。因此，步进电机又称 为脉冲电机。当然，如果施加了超过电机驱动能力的大转矩或高速脉冲，步进电机就不会按 一脉冲一步的关系工作了。这叫做失步。静止的空载步进电机，在没有失步的情况下能够启动的最大输入频率称为最大 自启动频率。已启动的电机，在没有失步的情况下能够连续旋转的最大输入频率称为最大连 续响应频率。 

根据结构，步进电机可分为以下几类：

·PM（Permanent Magnet，永磁）式

·VR（Variable Reluctance，可变磁阻）式

·HB（Hybrid，混合）式 PM式如图3（a）所示，

图3（a）

由永磁体转子和绕有励磁线圈的定子（磁场）构成。定子由以90°间隔配置的4个线圈L1～L4构成。在图示状态下，驱动信号Ф 2激发电流 流过L2，定子铁芯为N极，转子的N极、S极分别受到排斥力和吸引力，转子按顺时针 方向旋转（步进移动）。如果线圈端子Ф1～Ф4通过驱动信号Ф 1～Ф 4按顺序驱动，转子就会连续旋转。PM式转子使用的是永磁体，所以即使驱动输入完全关断，也具有保持最后状态 的力（转矩）。因此，静止时不需要流过保持电流。为了减小PM式电机的步进角，需要将转子做成多极结构，电机结构会变复杂。VR式如图3（b）所示，

图3（b）

是由高磁导率材料加工成的齿轮状转子，和加工成内 齿轮状的铁芯上绕有线圈的定子（磁场）构成的。转子齿轮节距和定子齿轮节距不 同，图中的转子节距为45°，定子节距为30°。转子处于当前图示位置时，驱动信号Ф 2激发电流流向L2，定子为N极。另外，L2 对面的L2′中流过电流，成为S极。线圈L2、L2′产生的磁动势，形成以粗线表示的磁路。转子是用易通过磁通量、易磁化的高磁导率材料制成的，所以形成了最短磁路。其结果是，线圈L2、L2′对应的转子部分产生图示的磁极，进而产生箭头方向的 力（转矩），作用于转子。VR式不使用永磁体，理论上步进角可以小到齿轮的加工极限。另外，因为不使 用永磁体，所以适合制成大型电机。但是，正是因为VR式不使用永磁铁，所以当所有驱动信号关断时，转子的保持 转矩会消失。因此，对于电机空转有困难的应用，静止时也要向驱动线圈持续提供保 持电流。HB式拥有PM式和VR式两种结构的特点，同时具备：

 ·PM式的静止保持转矩

 ·VR式的微小步进角和大转矩