一、前言
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，即给电机加一个脉冲信号，
电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特
点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它
必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它
涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，
大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给用户
在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况，我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙
述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。
二、感应子式步进电机工作原理
（一）反应式步进电机原理
由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构：
电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、
1/3 て、2/3 て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A 与齿1 相对齐，B 与齿2 向右错
开1/3 て，C 与齿3 向右错开2/3 て，A'与齿5 相对齐，（A'就是A，齿5 就是齿1）
2、旋转：
如A 相通电，B，C 相不通电时，由于磁场作用，齿1 与A 对齐，（转子不受任何力以下均同）。如B
相通电，A，C 相不通电时，齿2 应与B 对齐，此时转子向右移过1/3 て，此时齿3 与C 偏移为1/3
て，齿4 与A 偏移（て-1/3 て）=2/3 て。如C 相通电，A，B 相不通电，齿3 应与C 对齐，此时转
子又向右移过1/3 て，此时齿4 与A 偏移为1/3 て对齐。如A 相通电，B，C 相不通电，齿4 与A 对
齐，转子又向右移过1/3 て这样经过A、B、C、A 分别通电状态，齿4（即齿1 前一齿）移到A 相，
电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3 て,
向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。
由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决
定。
不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A 这种导电
状态，这样将原来每步1/3 て改变为1/6 て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3 て变为1/12
て，1/24 て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。
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。
3、力矩：
电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力F 与（dФ/d
θ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br 为磁密，S 为导磁面积 F 与L*D*Br 成正比L 为铁芯有效长度，
D 为转子直径 Br=N?I/R N?I 为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R 为磁阻。
力矩=力*半径
力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态）因此，电机有效体积越大，励磁安匝
数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然
沪公网安备31010802001143号
