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转向、速度和旋转角度的精细调控。在不依赖于带有位置感应的闭环反馈控制系统的情况下，这种开环控制系统就能提供高精度的位置和速度控制。
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输入的控制脉冲和方向信号，通过内部逻辑进行处理，以确定何时以及如何正向或反向通电给绕组，从而引发机械运动。以1.8度两相步进电机为例，当两个绕组都同时通上励磁时，输出轴会保持静止并锁定当前位置。在规定条件下，即使没有额外旋转指令，也能维持最大力矩。如果其中一个绕组发生变向，则输出轴将顺着既定的方向旋转一步(即1.8度)。同样，如果是另一个绕组发生变向，则它将逆着前者的方向移动相同距离。一旦按顺序改变每个线圈内励磁方向，便可实现连续且准确地沿既定路径移动。
对于这种两相步进型，每次完整回合需要200个步骤。
两相型中有双极性及单极性两种形式。双极性类型只有单一线圈，而单极性则有两个互补的线圈，每次运行时交替使用这两个线圈中的任意一个。此设计使得驱动器只需四个开关来完成任务，而不是八个，如同双极性的情况那样。这导致了更高效率，因为在双极模式下，所有三个部分都被完全激活，从而提升了约40%的输出力矩。
加速/减速运动管理：
2 相(双极性)型
2 相(单极性)型
图2展示了具体工作原理。
特点：
• 精确地调整位移
通过输入脉冲数值来决定轴体实际转动多少角度，有着非常小甚至接近0.01°的小误差，并且不会累积。
• 高效率稳定的速度调节
由于仅由输入频率决定，可以轻松实现精确调节并适应各种应用需求，使其成为广泛用于各类运动监控领域的一款工具。
• 快速正反走廊及停止功能
无论在任何速度范围内，都能有效掌握力矩与位移，无需齿轮箱调整即可执行低速运作，同时避免功耗损失与角偏差，同时降低成本空间占用。
• 长久耐用性能保障
由于采用无刷设计，保证了长期使用寿命，其寿命主要取决于轴承状况。
振动与噪音问题解决方案：
A. 避免共振区域操作
B. 微分驱动模式
微分技术进一步细化原本的一步流程，将整体划分成多段，以提高每一步辨识能力，从而减少振动。这可以通过调整相对比来实施，使得电子开关数量从八到四，但仍然保持原来的一致准确度。而半步运行通常会比整体过程产生15%少力的输出；当采用正弦波式供给时，该力量还会减少30%。
结论：
在现代机械工程中，我们经常遇见利用这些优点的人工智能设备，比如同步带式传送带或者滚珠丝杠机构等。它们能够把圆周运动翻译成直线行走，是一种经济实用的选择，不仅提供出色性能，还简化了复杂反馈系统，因此十分受欢迎。而这个创新技术并不限于工业领域，它也渗透到了日常生活中，比如打印头、扫描仪、三维打印等设备中扮演关键角色。
