01
什么是步进电机？
步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或线位移的开环控制电机，也称为脉冲电机。在无过载情况下，电机的转速和停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它可以驱动步进电机按设定的方向旋转一个固定的角度，这就是所谓的步进角度。
步进电机的旋转以固定的角度步进运行。可以通过控制脉冲的个数来控制角位移，从而达到精确定位的目的。同时可以通过控制脉冲频率来控制电机旋转的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机多用于数字计算机的外部设备，以及打印机、绘图仪和磁盘。
02
步进电机的特点：
步进电机的位置和速度信号不反馈给控制系统。如果步进电机的位置和速度信号反馈到控制系统，则属于伺服电机。与伺服电机相比，步进电机的控制相对简单，但不适合精度要求高的场合。
步进电机的优缺点非常突出。优点是控制简单，精度高，缺点是噪音，振动，效率。无累积误差，结构简单，使用维护方便，制造成本低。步进电机驱动负载的惯性容量大，适用于中小型机床和对速度精度要求不高的场所。它的缺点是效率低，发热高，有时不合拍。优缺点如下所示。
优势
1.向电机输入脉冲信号，易于控制电机运行；
2.不需要反馈电路返回转轴的位置和速度信息(开环控制)；
3.因为没有接触电刷，所以实现了更高的可靠性。
劣势
1.需要脉冲信号输出电路；
2.当控制不当时，同步可能会丢失；
3.产生热量是因为转轴停止后电流仍然存在。
03
步进电机的分类：
在相同电流和相同转矩输出的情况下，单极步进电机的线圈数是双极步进电机的两倍，所以成本更高，控制电路的结构也不同。目前市场上流行的步进电机大多是双极步进电机。
步进电机通常根据转子特性和定子绕组在结构上进行分类，下面将详细介绍这两种类型的分类。
按转子分类，主要有三种：反应式(VR型)、永磁式(PM型)和混合型(HB型)。
等式
定子上有绕组，绕组由软磁材料制成。其结构简单，成本低，步距角小，可达1.2度，但动力性能差，效率低，发热量大，可靠性难以保证。
永久磁铁
永磁步进电机的转子由永磁材料制成，转子的极数与定子相同。其特点是动态性能好，输出转矩大，但这种电机度数差，步距角大(一般为7.5度或15度)。
混合
混合式步进电机结合了电抗式和永磁式的优点。它的定子有许多相绕组，转子由永磁体制成，转子和定子都有许多小齿以提高步距精度。其特点是输出转矩大，动态性能好，步距角小，但结构复杂，成本相对较高。
步进电机根据定子上的绕组进行分类。有两相、三相、五相系列。目前，两相混合式步进电机是最受欢迎的一种，占百分之九十七以上的市场份额。其原因是性价比高，配细分驱动器效果好。
这种电机的基本步距角为1.8度/步，配半步驱动器时步距角降为0.9度，配细分驱动器。它的步距角可以细分为256
步进电机由脉冲信号控制。每输入一个脉冲信号，步进电机就前进一步。步进电机旋转的步距角由基于电机结构的等比例控制产生。如果控制电路的细分控制不变，那么步进电机旋转的步距角理论上是一个固定的角度。在实际工作中，电机旋转的步距角会有细微的差别，这主要是由于电机结构的固定存在误差，这个误差不会累积。
步进电机的总极数越大，对加工精度的要求就越高。通常工业混合式步进电机的步距角是1.8度，也就是200极。
步进电机的相电流和磁场遵循安培右手螺旋定律，磁场能量由电能产生。通过控制电机的相电流，可以反转电机定子磁极的方向，使两相磁场的变化相匹配，产生电机的旋转。
如果电流的方向改变，磁极的方向也会改变。步进电机电流流过定子产生磁场的过程称为励磁。
所谓两相步进电机，电机转子的旋转，是通过不同磁极的磁场相斥相吸来实现的。如上图所示，A相产生的N极磁场吸引转子的S极，B相产生的S极磁场吸引转子的N极，使定子产生旋转的动力。如果A相和B相定子线圈的电流方向改变，电机将在另一个步骤中旋转。通过连续改变A相和B相定子线圈的电流方向，电机将连续旋转。
如上图所示，电机的运动是通过改变电机中的电流来实现的。电子转子排斥B相磁极的定子，吸引A相磁极的定子，导致又一次步进运行。
再进行一次步进操作，电机定子磁极反转，转子用B相磁极排斥定子，用A相磁极吸引定子，如上图所示。
如上图所示，每当定子线圈中的电流方向改变时，磁极就会反转，转子就会重复步进操作。东芝步进电机驱动控制电路通过脉宽调制控制电机的磁场励磁，可以实现电机的高效稳定运行。
