步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機(jī)。一般電動機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電動機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個(gè)脈沖信號，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。
步進(jìn)電動機(jī)按其輸出轉(zhuǎn)矩的大小來分，可以分為快速步進(jìn)電動機(jī)和功率步進(jìn)電動機(jī)�？焖俨竭M(jìn)電動機(jī)連續(xù)工作頻率高而輸出轉(zhuǎn)矩較小，一般在N·cm級，可以作為控制小型精密機(jī)床的工作臺(例線切割機(jī)床)也可以和液壓轉(zhuǎn)矩放大器組成電液脈沖馬達(dá)去驅(qū)動數(shù)控機(jī)床的工作臺，而功率步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就比較大是N·m級的，可以直接去驅(qū)動機(jī)床的移動部件。 步進(jìn)電動機(jī)按其勵磁相數(shù)，可以分為三相、四相、五相、六相甚至八相。一般來說隨著相數(shù)的增加，在相同頻率的情況下，每相導(dǎo)通電流的時(shí)間增加，各相平均電流會高些，從而使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩特性會好些，步距角亦小。但是隨著相數(shù)的增加，電動機(jī)的尺寸就增加，結(jié)構(gòu)亦復(fù)雜，目前多用3～6相的步進(jìn)電動機(jī)。 由于步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著輸入脈沖頻率變化而變化，調(diào)速范圍很廣，靈敏度高，輸出轉(zhuǎn)角能夠控制，而且輸出精度較高，又能實(shí)現(xiàn)同步控制，所以廣泛地使用在開環(huán)系統(tǒng)中，也還可用在一般通用機(jī)床上，提高進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自動化水平。 步進(jìn)電動機(jī)按其工作原理來分，主要有磁電式和反應(yīng)式兩大類，這里只介紹常用的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的工作原理，現(xiàn)用下圖的步進(jìn)電動機(jī)的簡化圖來加以說明。
在電動機(jī)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(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會產(chǎn)生磁場，當(dāng)A、B、C三個(gè)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(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 首先有一相線圈(設(shè)為A相)通電，則轉(zhuǎn)子1、3兩齒被磁極A吸住，轉(zhuǎn)子就停留在圖5—5a的位置上。然后，A相斷電，6相通電，則磁極A的磁場消失磁極B產(chǎn)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(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30°。再接下去B相斷電，C相通電。根據(jù)同樣道理，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)了30°，停止在圖c的位置上。若再A相通電，C相斷開，那么轉(zhuǎn)子再逆轉(zhuǎn)30°，使磁極A的磁場把2、4兩個(gè)齒吸住。定子各相輪流通電一次轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。這樣按A→B→C→A→B→C→A→…次序輪流通電，步進(jìn)電動機(jī)就一步一步地按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。通電線圈每轉(zhuǎn)換一次，步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)30°，我們把步進(jìn)電動機(jī)每步轉(zhuǎn)過的角度稱之為步距角。如果把步進(jìn)電動機(jī)通電線圈轉(zhuǎn)換的次序倒過來換成A→C→B→A→C→B→…的順序，則步進(jìn)電動機(jī)將按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，所以要改變步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以在任何一相通電時(shí)進(jìn)行。
步進(jìn)電動機(jī)
步進(jìn)電動機(jī)已成為除直流電動機(jī)和交流電動機(jī)以外的第三類電動機(jī)。傳統(tǒng)電動機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用�？墒窃谌祟惿鐣�進(jìn)入自動化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動機(jī)的功能已不能滿足工廠自動化和辦公自動化等各種運(yùn)動控制系統(tǒng)的要求。為適應(yīng)這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點(diǎn)，且應(yīng)用十分廣泛的一類便是步進(jìn)電動機(jī)。
步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密切相關(guān)。自從步進(jìn)電動機(jī)在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中取代小型直流電動機(jī)以后，使其設(shè)備的性能提高，很快地促進(jìn)了步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展。另一方面，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電動機(jī)推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如電加工機(jī)床、小功率機(jī)械加工機(jī)床、測量儀器、光學(xué)和醫(yī)療儀器以及包裝機(jī)械等。
任何一種產(chǎn)品成熟的過程，基本上都是規(guī)格品種逐步統(tǒng)一和簡化的過程�，F(xiàn)在，步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展已歸結(jié)為單段式結(jié)構(gòu)的磁阻式、混合式和爪極結(jié)構(gòu)的永磁式三類。爪極電機(jī)價(jià)格便宜，性能指標(biāo)不高，混合式和磁阻式主要作為高分辨率電動機(jī)，由于混合式步進(jìn)電動機(jī)具有控制功率小，運(yùn)行平穩(wěn)性較好而逐步處于主導(dǎo)地位。最典型的產(chǎn)品是二相8極50齒的電動機(jī)，步距角1.8°/0.9°（全步/半步）； 還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動機(jī)，五相電動機(jī)主要用于運(yùn)行性能較高的場合。到目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的磁阻式步進(jìn)電動機(jī)已極少見。
步進(jìn)電動機(jī)最大的生產(chǎn)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(jī)性能和外觀質(zhì)量，還是生產(chǎn)手段，都堪稱是世界上最好的�，F(xiàn)在日本步進(jìn)電動機(jī)年產(chǎn)量（含國外獨(dú)資公司）近2億臺。