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，由于其结构简单和成本低廉，使得步进电机成为了许多应用领域中的首选。
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
步进驱动器通过逻辑电子元件来处理来自外部的脉冲信号，并且根据这些信号来选择性地通上或关闭绕组，以此来产生正向或反向旋转，以及锁定功能。以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组同时励磁时，输出轴保持静止并锁定位置。在额定条件下，可以维持最大力矩。如果其中一相绕组发生了变向，则按照既定的方向旋转一步(1.8度)。同样，如果是另外一个相绕组，则按照与前者相反方向旋转一步(1.8度)。当按顺序依次变向励磁时，将会连续但精确地沿着既定的方向进行旋转，这样的运行精度非常高。
两相步进有两种形式：双极性和单极性。在双极性的情况下，每个相只有一个线圈，而在单极性的情况下，每个相有两个线圈，但它们是互补的。这意味着在双极性模式中，需要八个电子开关进行切换，而在单极性模式中，只需要四个开关。此外，在双极性模式下，因为每次都是全功率励磁，所以比单极性模式提高了约40%的输出力矩。
加速/减速运动控制：
2 相(双极性)步进電機
2 相(單極性)步進電機
图 3 步進電機運行原理圖
特点：
• 精准位置控制：通过输入脉冲数确定轴体移动角度，位置误差小于0.01°且不累积。
• 精确速度调节：输入频率决定输出速度，可实现精细调节。
• 正逆轉動及急停功能：整个速度范围内都能有效控管力矩與位置，並於力矩状态時保持一定力的輸出。
• 在低轉速情況下的精確位置控管：無需齿轮箱調整，即可平穩運行並提供較大的力矩，減少能量損耗與角位偏移，並降低成本節省空間。
• 長壽命設計：無刷設計使得使用壽命長期受限於軸承寿命。
振動與噪音問題：
共振現象發生於當機械運行頻率接近或等於轉子固有頻率時，其嚴重程度會導致失蹤現象。避免共振區域，或通過微分驅動方式來實現細分運動，這樣可以降低振動並減少噪音。
結語：
隨著技術發展，不僅是在工業領域，如同步帶軸、滾珠丝杠軸等，也越來越多地被應用到日常生活用品中，如打印機、掃描儀、攝像頭、三維打印機等。我們可以從這些產品中體驗到它們如何實際應用到我們日常生活中的各個方面，用以提供準確而敏捷的運動性能，使我們更加便捷地獲得所需信息或完成工作任務。
