导语：步进电机是一种独特的机电装置，它能够直接将电脉冲转换为机械运动。通过精确控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，步进电机可以实现对其转向、速度和旋转角度的精确控制，无需闭环反馈控制系统即可实现高效的开环控制。此外，由于其简单结构和低成本，步进电机已经成为许多应用领域中不可或缺的工具。
基本结构与工作原理：
步进电机基本结构（如图1所示）
工作原理
步进驱动器根据外部信号和方向指令，通过内部逻辑进行操作，从而使得绕组按照特定时序进行正向或反向通電。这导致了输出轴的旋转，同时也保证了位置锁定。在双极性两相步进电机会发生变向时，输出轴会顺着既定的方向旋转一步。这种连续且精确的旋转过程是由按顺序变化励磁的情况所引起，并且对于单极性两相步进来说，每次只有一个绕组参与，而不是全程交替使用，这就大大提高了效率。
加速/减速运动控制：
双极性两相步进
单极性两相步進
图 2 步進電機工作原理圖
特点：
• 精准位置控制
依据输入脉冲数目来确定轴体转动角度，可以达到非常小甚至小于10分之一度的地位误差，而且不会累积。
• 精确速度调节
由于输出频率取决于输入脉冲频率，可以轻易地进行精确调整并方便调节，因此广泛应用于多种运动场景。
• 正反向快速移动及锁定功能
无论在整个速度范围内都能有效地操控力矩及位置，即包括静态力矩。当保持锁定状态下(有流动，但没有额外指令)，仍能维持一定力的输出。
• 在低速条件下的高精度运行能力
不需要齿轮箱调整，即可平稳运行在非常低轉速条件下，同时提供较大的力矩，有助於減少功耗與誤差，並降低成本節省空间。
• 长寿命设计
由于无刷设计，其使用寿命主要受限於軸承性能。
振动与噪音问题解决方案：
A. 避免共振区间运营，使之远离固有振幅，以避免失同步现象发生；B. 采用微细化驱动模式，将传统的一次划分成多个部分以增加每一次划分的细腻程度，从而降低震荡，并减少噪声。通常情况下，在半个周期内产生的小量力矩比整周期更小15%，而采用正弦波方式则进一步降至30%。
总结：
在机械工程中，我们经常遇到需要使用到这样的设备，比如说通过它来推动物体沿直线移动，或利用它将圆周运动改编为直线运动，如同滚珠丝杠轴一样。而因为不需要复杂反馈系统，所以最显著优点就是经济实用同时拥有良好的位置解析能力。实际上，不仅仅是在工业环境里我们见证过这些技术，比如打印设备、扫描仪、摄像头等生活中的电子产品，也广泛运用这类技术以提高它们各自处理信息或者执行任务时的效率与准确度。
