1、前 言

1.1 步进电机简介

步进电机最早是在

1920

年由英国人所开发的，

1950

年后期晶体管的发

明也逐渐应用在步进电机上，这使数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改
良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、
信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率
高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需
要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机还具有
快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学
仪器中得到广泛的应用。如今，步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以
外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进
入电气化过程中起着关键的作用。

1.2 步进电机工作原理

表

1.1

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在

非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变
化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定
的角度，称为

“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数

来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的
速度和加速度，从而达到调速的目的。

  由此可见：电机的位置和速度与导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。

而方向由导电顺序决定

。

不

难推出：电机定子上有

m

相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移

1/m

,

2/m

……

(m-1)/m

,

1

——

。并且导电按一定的相序，电机就能正反转被控制

这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件，我们理论上可以制造任何相
的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用

n

表示，或指电机转过

一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即

AB-BC-CD-

DA-AB

, 四相八拍运动方式即

A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A

.

注：

2

相励磁通过的电流是

1

相励磁时通过电流的

2

倍，转矩也是

1

相

励磁的

2

倍。此时电机的振动较小且应答频率升高，目前仍广泛使用此种方式。

四相四拍如下（

1

相激磁）：

表

1.1