步進電機是一種將電脈沖信號轉換為角位移或線位移的開環控制元件。它在非超載情況下，轉速和停止位置僅取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，不受負載變化影響。這種線性關系使得步進電機在速度、位置控制領域應用廣泛。然而，步進電機的使用并非像直流電機、交流電機那樣簡單，必須由控制系統支持，包括雙環形脈沖信號、功率驅動電路等。盡管步進電機應用廣泛，但其開發和使用涉及多種專業知識，包括機械、電機、電子和計算機技術。目前，生產步進電機的廠家眾多，但具有專業技術能力、能夠自主開發和研制的廠家卻很少。許多廠家規模小，設備不足，處于盲目仿制階段，給用戶在產品選型和使用上帶來諸多不便。本文將以感應子式步進電機為例，詳細闡述其工作原理。感應子式步進電機與傳統的反應式步進電機相比，具有更高的效率和更低的發熱。感應子式步進電機通過永磁體提供軟磁材料的工作點，定子僅需提供變化的磁場，從而減少了能耗。感應子式步進電機的轉子上有均勻分布的小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，幾何軸線依次錯開。通過控制繞阻的通電順序，步進電機可以實現正反轉。電機位置和速度與脈沖數及頻率成正比，方向則由導電順序決定。電機力矩的大小與定轉子間氣隙、勵磁安匝數和磁密等因素有關。通過優化這些參數，可以提高電機的力矩。感應子式步進電機可以通過改變相數和拍數來實現不同運行模式，如四相四拍和四相八拍。步進電機的靜態指標包括相數、拍數、步距角、定位轉矩和靜轉矩等。相數是指產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。拍數是指完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態。步距角是指對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移。定位轉矩是指電機在不通電狀態下，電機轉子自身的鎖定力矩。靜轉矩是指電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。盡管靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比，與定齒轉子間的氣隙有關，但過度減小氣隙增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這會增加電機的發熱和機械噪音。