步进电动机的概念及其工作原理

步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移

(或线位移)的电磁装置，是一种特

殊的电动机。一般电动机都是连续转动的，而步进电动机则有定位和运转两种基本状态，当
有脉冲输入肘步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度。步
进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此只要
控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方
向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的激励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。
　　
　　步进电动机按其输出转矩的大小来分，可以分为快速步进电动机和功率步进电动机。快
速步进电动机连续工作频率高而输出转矩较小，一般在

N·cm 级，可以作为控制小型精密

机床的工作台

(例线切割机床)也可以和液压转矩放大器组成电液脉冲马达去驱动数控机床

的工作台，而功率步进电动机的输出转矩就比较大是

N·m 级的，可以直接去驱动机床的移

动部件。

步进电动机按其励磁相数，可以分为三相、四相、五相、六相甚至八相。一般来说随

着相数的增加，在相同频率的情况下，每相导通电流的时间增加，各相平均电流会高些，
从而使电动机的转速

—转矩特性会好些，步距角亦小。但是随着相数的增加，电动机的尺寸

就增加，结构亦复杂，目前多用

3～6 相的步进电动机。由于步进电动机的转速随着输入脉

冲频率变化而变化，调速范围很广，灵敏度高，输出转角能够控制，而且输出精度较高，
又能实现同步控制，所以广泛地使用在开环系统中，也还可用在一般通用机床上，提高进
给机构的自动化水平。

步进电动机按其工作原理来分，主要有磁电式和反应式两大类，这

里只介绍常用的反应式步进电动机的工作原理，现用下图的步进电动机的简化图来加以说
明。
　　
　　在电动机定子上有

A、B、C 三对磁极，磁极上绕有线圈，分别称之为 A 相、B 相和 C 相，

而转子则是一个带齿的铁心，这种步进电动机称之为三相步进电动机。如果在线圈中通以直
流电，就会产生磁场，当

A、B、C 三个磁极的线圈依次轮流通电，则 A、B、C 三对磁极就依

次轮流产生磁场吸引转子转动。

首先有一相线圈(设为 A 相)通电，则转子 1、3 两齿被磁极 A

吸住，转子就停留在图

—5a 的位置上。然后，A 相断电，6 相通电，则磁极 A 的磁场消失

磁极

B 产生了磁场，磁极召的磁场把离它最近的 2、4 两齿吸引过去，停止在图 b 的位置上

这时转子逆时针转了

30°。再接下去 B 相断电，C 相通电。根据同样道理，转子又逆时针转了

30°，停止在图 c 的位置上。若再 A 相通电，C 相断开，那么转子再逆转 30°，使磁极 A 的磁
场把

2 、 4 两个齿吸住。定子各相轮流通电一次转子转过一个齿。这样按

→B→C→A→B→C→A→…次序轮流通电，步进电动机就一步一步地按逆时针方向旋转。通

电线圈每转换一次，步进电动机旋转

30°，我们把步进电动机每步转过的角度称之为步距

角。如果把步进电动机通电线圈转换的次序倒过来换成

→C→B→A→C→B→…的顺序，则

步进电动机将按顺时针方向旋转，所以要改变步进电动机的旋转方向可以在任何一相通电
时进行。
　　