步进电机定义
步进电机是一种可以利用一定角度（基本步距角）的脉冲数和频率数来控制转动（旋转角度、旋转速度）的电机。是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。
步进电机特点
①切换线圈电流后，只按规定的角度动作②不需要反馈信号③定位误差不累加④与数字控制系统的融合性强，容易制作控制电路步进电机可通过数字信号进行简单控制，除工业用途、计算机周边设备外，还用于传真机、复印机等办公设备。
步进电机的分类
步进电动机分三种：永磁式（PM)、反应式（VR)和混合式（HB）；现在常用的是混合式，它又分为两相和五相，两相步进角为1.8度，五相步进角为0.72度。
步进电动机的构造
步进电动机的断面图如下图所示。
步进电动机构造上大致分为定子与转子两部分。转子由转子1、转子2、永磁磁钢3部分构成。此外，转子已被轴向磁化，转子1为N极时，转子2则为S极。
定子拥有小齿状的磁极，皆绕有线圈。
其线圈的对角位置的磁极相互连接着，通电时，线圈即会被磁化成同一极性。（例如对某一线圈进行通电后，对角线的磁极将磁化成S极或N极。）对角线的2个磁极形成1个相。有A相至E相等5个相位的机型称为5相步进电动机、有A相和B相2个相位的机型称为2相步进电动机。转子的外圈由50个小齿构成，转子1和转子2的小齿于构造上互相错开1/2螺距。励磁：是指电动机线圈通电时的状态磁极：是指励磁后变成电磁铁的定子突出部分小齿：是指转子和定子的小齿步进电动机的工作原理
以5相步进电动机为实例，针对实际上经过磁化后的转子及定子的小齿的位置关系进行说明。
1、将A相励磁时
将A相励磁，会使得磁极磁化成S极，而其将与带有N极极性的转子1的小齿互相吸引，并与带有S极极性的转子2的小齿相斥，于平衡后停止。此时，没有励磁的B相磁极的小齿和带有S极极性的转子2的小齿互相偏离0.72°。以上是A相励磁时的定子和转子小齿的位置关系。
2、将B相励磁时
其次由A相励磁转为B相励磁时，B相磁极磁化成N极，与拥有S极极性的转子2互相吸引，而与拥有N极极性的转子1相斥。
也就是说，将励磁相从A相励磁转换至B相励磁时，转子旋转0.72°。由此可知，励磁相位随A相→B相→C相→D相→E相→A相依次转换，则步进电动机以每次0.72°做正确的旋转。此外，希望作反方向旋转时，只需将励磁顺序倒转，依照A相→E相→D相→C相→B相→A相励磁即可。0.72°的高分辨率取决于定子和转子构造上的机械偏移量，所以不需要编码器等传感器即可正确定位。此外，就停止精度而言，只有定子与转子的加工精度、组装精度、及线圈的直流电阻的不同等因素会造成影响，因此可获得±3分（空载时）的高停止精度。实际上步进电动机是由驱动器来进行励磁相的转换，而励磁相的转换定时则是由输入驱动器的脉冲信号所进行。以上举的是单相励磁的例子，实际运转时，为了有效利用线圈，4相或5相同时进行励磁。
步进电动机的基本特性
使用步进电动机时，电动机的特性是否符合使用条件，是相当重要的一点。在此说明步进电动机使用时的重要特性。步进电动机的特性可大略分为两项。●动特性：这是与步进电动机起动或旋转时有关的特性，主要会影响机器的工作、周期时间等。●静特性：这是与步进电动机停止时角度变化有关的特性，主要会影响机器的精度。
1、动特性
转速―转矩特性这是表示驱动步进电动机时的转速和转矩的关系，如特性图所示。是选用步进电动机时所必须考虑的特性。横轴代表电动机输出轴的转速，而纵轴则代表转矩。转速―转矩特性取决于电动机及驱动器，因使用的驱动器种类不同会有较大差异。
步进电机的输出的转矩随着转速的升高而降低！
惯性负载―自起动频率特性
表示因自起动频率的惯性负载而产生变化的特性。步进电动机的转子本身或负载，因有转动惯量存在，因此于瞬时起动或停止时，电动机轴会产生延迟或超过的现象。此数值会随脉冲频率而变化，但是若超过某一数值时电动机将无法跟踪脉冲频率，而产生失步（miss-step）现象。将即将失步前的脉冲频率称为自起动频率。
负载过大时，会产生失步现象，导致精度不稳定！
振动特性步进电动机以连续的步距状态边移动边重复旋转。其步距状态的移动会产生如下所示的1步距响应。①停止状态的步进电动机输入1个脉冲时，会朝下一个步距角度进行加速。②加速后的电动机通过步距角度并过冲某个角度后，则会朝反方向被拉回。③如此般衰减振动后，将于既定的步距角度位置上停止下来。
产生此一衰减振动的步距状态的移动即为低速旋转时的振动原因。振动特性所表现的即是步进电动机旋转中的振动的大小的特性。振动幅度越小旋转越顺畅。
2、静特性
角度―转矩特性将电动机以额定电流励磁，并由外部朝电动机转轴施加转矩，使得转子角度产生变化，此时角度与转矩的关系称为角度―转矩特性。下图即其特性的表示。角度精度步进电动机在空载状态时，将保持±3分（0.05°）以内的角度精度。此一细微的角度误差的原因主要是来自转子与定子的机械精度以及定子线圈上细微的电阻不同所造成的。步进电动机的角度精度一般是以下列的静止角度误差来表示。静止角度误差：是指转子在理论上和实际上停止位置的差距。此差距所代表的是将转子的任意停止位置作为出发点，以每1步距测量°时的（+）最大值及（?）最大值之间的宽幅。虽然静止角度误差在±3分以内，然而这是在无负载条件下的数值。但是，实际的用途上必然有摩擦负载的存在。此时，角度精度会依据角度―转矩的特性，根据摩擦负载的不同而产生角度变位。当摩擦负载一定时，若朝同一方向运行则变位角度一定，但若从正反两方向进行运行，则往返间将产生两倍的变位角度。因此若需要停止精度时，务必只朝单一方向进行定位。一般步进电机的精度为步距角的3-5%。步进电机单步的偏差并不会影响到下一步的精度，因此步进电机精度不累积。
