步進(jìn)電動機(jī)的輸入電源是一種脈沖電壓，有一個輸入脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個固定角度。它是一種“一步一步”地轉(zhuǎn)動的電動機(jī)，其轉(zhuǎn)過的角度與輸入的電脈沖個數(shù)嚴(yán)格地成比例，故因此而得名。改變輸入其脈沖的頻率，就可以在很廣的范圍內(nèi)平滑連續(xù)地調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速。它還是目前唯一能進(jìn)行開環(huán)控制的執(zhí)行電器，廣泛用于簡易經(jīng)濟(jì)性數(shù)控裝置的改造和設(shè)計中。
步進(jìn)電動機(jī)的有關(guān)術(shù)語：
相數(shù)：電動機(jī)定子上有磁極，磁極對數(shù)為相數(shù)，如圖1有六個磁極，為三相步進(jìn)電動機(jī)。五相步進(jìn)電動機(jī)則有十個磁極。
拍數(shù)：電動機(jī)定子繞組每改變一次通電方式，稱為一拍。
步距角：轉(zhuǎn)子經(jīng)過一拍轉(zhuǎn)過的空間角，用符號a表示。
齒距角：轉(zhuǎn)子上齒距在空間的角度。如轉(zhuǎn)子上有n個齒、齒距角＝360°／n。
步進(jìn)電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子上的磁極和轉(zhuǎn)子都有齒，定子磁極上的磁寬和磁槽必須和轉(zhuǎn)子上的磁寬和磁槽相等。
圖1為徑向反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)原
理示意圖，它的定子上有6個磁極，極距角為60°、每個磁極都看作是一個齒。每個磁極上都裝有控制繞組，形成a、b、c三相繞。轉(zhuǎn)子上均勻地分布著四個齒，每個齒寬與定子磁極極靴的寬度完全一樣，齒距角為360°／4=90°。因磁通總是要沿著磁阻最小的路徑閉合，所以當(dāng)某相的繞組例如a相繞組第一個通電時．使轉(zhuǎn)子齒1、3和定子a相磁極對齊，這時電動機(jī)的其他兩相(b相、c相)的磁極分別和轉(zhuǎn)子上的齒產(chǎn)生一個角度，把它叫作錯齒，錯齒角是轉(zhuǎn)子齒距角的三分之一，即30°。當(dāng)a相繞組斷電，b相繞組通電時，同樣磁通沿著最小磁阻路徑閉合、轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)30°，使轉(zhuǎn)子齒2、4與 b相磁極相對齊。此時轉(zhuǎn)子1、3齒和a相、c相產(chǎn)生30°的錯齒。若再使b相斷電，c相通電，則轉(zhuǎn)子再逆時針旋轉(zhuǎn)30°，使轉(zhuǎn)子齒1、3和c相對齊。若再使c相斷，a相通電，則由于仍有錯齒，則使2、4齒和a相磁極對齊，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了一個齒距角90°，回到了剛開始的狀態(tài)。如果按這種通電順序通電，電動機(jī)便會按一定的方向轉(zhuǎn)動，這即是反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的基本工作原理。其轉(zhuǎn)速決定于電源通斷的變化頻率，運轉(zhuǎn)方向決定于電源通斷順序。從上述工作原理可看出，步進(jìn)電動機(jī)能步進(jìn)旋轉(zhuǎn)的根本原因在于轉(zhuǎn)子齒和每相定子磁極齒錯開1／m齒距。對三相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒和某相(如a相)對齊時，則和另外兩相(b相、c相)分別向前和向后產(chǎn)生l／3的錯齒。錯齒，實際上就是定子相鄰磁極的磁極距所占的齒距數(shù)不是整數(shù)，如上述轉(zhuǎn)子上有四個齒，齒距角為90°，而相鄰磁極的極距角為60°，60°所占的齒距角為2／3，不是整數(shù)，結(jié)構(gòu)上的這種錯齒才能使步進(jìn)電動機(jī)在電脈沖作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。錯齒角的大小決定著步距角的大小，步距角小才能提高加工精度。實際中采用的步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)基本上由步距角的要求決定，齒數(shù)多，步矩角少。但為了實現(xiàn)錯齒，轉(zhuǎn)子齒數(shù)不能為任意值。某一極下若定子和轉(zhuǎn)子齒對齊，則要求應(yīng)錯開轉(zhuǎn)子齒距的1/m (m為相數(shù))，轉(zhuǎn)子齒應(yīng)符合的條件為： z =2 m（k±1/ m）
式中 m-相數(shù)，
k-1，2，3，…正整數(shù)。
例如三相步進(jìn)電動機(jī)、取轉(zhuǎn)子齒數(shù)為40個，上式取z =2 m（k±1/ m），k取7，等式成立。說明轉(zhuǎn)子齒數(shù)取40個滿足錯齒的要求，步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)是合理的。
步進(jìn)電動機(jī)的步距角a由下式?jīng)Q定：a＝360°/ mzc
式中 z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；
m-相數(shù)；
c-系數(shù)，c=1或2。系數(shù)c與步進(jìn)電動機(jī)的通電方式有關(guān)。當(dāng)相鄰兩拍接通的定子的極數(shù)相同時，c＝1；不同時，c＝2。360°/ mz為定子相對轉(zhuǎn)子錯開的齒距角。
步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n(r／min)與通電頻率f成正比。即
n＝60a°／360°＝60f / mzc (r／min)
當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)過傳動比為i (i＝z1/z2)，驅(qū)動絲杠螺距為t的傳動系統(tǒng)時，脈沖當(dāng)量δ(mm／脈沖)為：δ=tai/360°= ti/ mzc
步進(jìn)電動機(jī)相數(shù)和齒數(shù)越多，步距角越小、脈沖當(dāng)量也越小。加工精度可以提高，但電源也復(fù)雜。目前比較小的步距角常為0.75°,脈沖當(dāng)量常為0.01mm。常用相數(shù)為3相或5相，最多為6相。
步進(jìn)電動機(jī)有單拍、雙拍、單雙拍幾種不同的通電方式，以三相步進(jìn)電動機(jī)為例：
（1）三相單三拍通電方式：每次只有一相通電，按a→b→c→a順序循環(huán)通電。由于每次只有一相通電，在繞組通電切換的瞬間，電動機(jī)將失去自鎖轉(zhuǎn)矩因而穩(wěn)定性較差。步距角系數(shù)c＝l。
（2）三相雙三拍通電方式：每次都是同時兩相通電、按ab→bc→ca→ab順序循環(huán)通電。由于每次有兩相通電，切換時不失去自鎖轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定性較好。步距角系數(shù)c＝1。
（3）三相單雙三拍(六拍)通電方式：即按a→ab→b→bc→c→ca→a順序通電，仍具有較好的穩(wěn)定性；同時因轉(zhuǎn)一個齒距是六拍，故步距角是其他兩種的一半，即步進(jìn)角系數(shù)c＝2。