一、步進(jìn)電機(jī)的用途
隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置的不斷發(fā)展，在普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出多種具有特殊性能的小功率電機(jī)，它們在自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算裝置中分別作為執(zhí)行元件、檢測元件和解算元件，這類電機(jī)統(tǒng)稱為控制電機(jī)。顯然，從基本的電磁感應(yīng)原理來說，控制電機(jī)和普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)并沒有本質(zhì)上的差別，但普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)著重于對啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)的力能指標(biāo)的要求，而控制電機(jī)則著重于特性的高精度和快速響應(yīng)。
各種控制電機(jī)從它們的外表看差不多都是一一個(gè)圓柱體，中間有一根轉(zhuǎn)軸， 體積- -般都比較小，因此控制電機(jī)是一種微電機(jī)。從它們完成的任務(wù)來看，各種控制電機(jī)又各不相同，有的用來帶動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，有的用來量測機(jī)械轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，有的可以進(jìn)行三角函數(shù)運(yùn)算，有的可以進(jìn)行積分或微分運(yùn)算等。
各種控制電機(jī)的用途和功能盡管不同，但基本上可劃分為信號(hào)元件和功率元件兩大類。凡是用來轉(zhuǎn)換信號(hào)的都為信號(hào)元件，又稱為量測元件:凡是把信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出功率或把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的都為功率元件，又稱為執(zhí)行元件。若以電源分類，控制電機(jī)有直流和交流步進(jìn)電機(jī)是一種用電 脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的一種控制電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)。
一般電機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的， 而步進(jìn)電機(jī)則是一- 步一步轉(zhuǎn) 動(dòng)的，它是由專用電源供給電脈沖，每輸人一個(gè)電脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)過個(gè)角度， 如圖1-1所示。步進(jìn)電機(jī)也可以直接輸出線位移，每輸人一.個(gè)電脈沖信號(hào)，電機(jī)就走一段直線距離。它可以看成是一種特殊運(yùn)行方
步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式與普通勻速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)有一定的差別，它的運(yùn)動(dòng)形式是步進(jìn)式的，所以稱為步進(jìn)電機(jī)。又因其繞組上所加的電源是脈沖電壓，有時(shí)也稱它為脈沖電機(jī)。
由于步 進(jìn)電機(jī)是受脈沖信號(hào)控制的，所以步進(jìn)電機(jī)不需要變換，就能直接將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移，因此它很適合于作為數(shù)字控制系統(tǒng)的伺服元件。

二、步進(jìn)電機(jī)的種類
步進(jìn)電機(jī)的種類很多，按運(yùn)動(dòng)形式分有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)、直線步進(jìn)電機(jī)和平面步進(jìn)電機(jī)。按運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)形式分類，步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式、永磁式和混合式(又稱為感應(yīng)子式)等。按工作方式分類，步進(jìn)電機(jī)可分為功率式和伺服式，前者能直接帶動(dòng)較大的負(fù)載，后者僅能帶動(dòng)較小負(fù)載。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)用得比較普遍，結(jié)構(gòu)也較簡單。
當(dāng)前最有發(fā)展前最的是混合式步進(jìn)電機(jī)，其有以下四個(gè)方面的發(fā)展趨勢:繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展:改圓形電機(jī)為方形電機(jī):對電機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì):向五相和三相電機(jī)方向發(fā)展。

三、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)
(1)步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
①步進(jìn)電機(jī)的角位移量(或直線位移量)與電脈沖數(shù)成正比，所以步進(jìn)電機(jī)(或線速度)也與脈沖頻率成正比，在步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載能力范圍內(nèi)，其步距角和轉(zhuǎn)的受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件如溫度、氣壓、沖擊和操動(dòng)等影制建)脈沖頻率有關(guān)。因此，步進(jìn)電機(jī)適于在開環(huán)系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。
②步進(jìn)電機(jī)控制性能好，通過改變脈沖頻率的高低就可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速(或線速度)，并能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。若用同一領(lǐng)率的脈沖電電機(jī)時(shí)，它們可以同步運(yùn)行。
③步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一 周都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距誤差不會(huì)比積累，即每一步雖然有誤差，但轉(zhuǎn)過一周時(shí)，累積誤差為零。這些特點(diǎn)使它完全控制的開環(huán)系統(tǒng)中作為伺服元件，并使整不系統(tǒng)大為簡化，面又運(yùn)行可靠。當(dāng)采用位置檢測裝置后，它也可以用于閉環(huán)系統(tǒng)中。
④有些類型的步進(jìn)電機(jī)在停止供電狀態(tài)下還有定位轉(zhuǎn)矩，有些類型的步進(jìn)電機(jī)后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，也具有自鎖能力，不需要機(jī)械制動(dòng)裝置。
⑤步進(jìn)電機(jī)的步距角變動(dòng)范圍較大，在小步距角的情況下，往往可以不經(jīng)減速器面在
由于以上這些特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)日益廣泛地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，例如數(shù)控機(jī)床、經(jīng)圖機(jī)、自動(dòng)記錄儀表、數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置以及航空、導(dǎo)彈、無線電等工業(yè)中。
（2）步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)
步進(jìn)電機(jī)的主要缺點(diǎn)是效率較低，并且需要配上適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電源供給電脈沖信號(hào).一般來說，它帶負(fù)載慣量的能力不強(qiáng)，在使用時(shí)既要注意負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，又要注意負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，只有當(dāng)兩者選取在合適的范圍時(shí)，步進(jìn)電機(jī)才能獲得滿意的運(yùn)行性能。此外，共振和振蕩也常常是運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，特別是內(nèi)阻尼較小的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，有時(shí)還要加機(jī)械阻尼機(jī)構(gòu)。