步进电机：转换电脉冲信号的开环控制电机

步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的开环控制电机。虽然步进电机也是由转子和定子两部分组成，但它的工作方式与之前学过的直流电机有所不同。以永磁步进电机为例，转子的材料一般是永磁体，定子的材料是铁芯，定子上缠绕线圈，相对定子的线圈是相连的，这样就形成了一组绕组。假设有两组这样的绕组，A组和B组（如图5—7所示），我们称它们为A相和B相。当A相定子线圈通电后会产生磁场（励磁），这就会吸引永磁转子与之对准，从而使转子转动一个角度。当换成B相得电时，转子又转动一个角度。如此每相不停轮流通电，转子就会不停地转动。而步进电机驱动器就是利用电子电路将直流电变成能够分时供电的、多相时序控制电流，从而使步进电机可以正常工作。

图5—6　步进电机外观

(www.xing528.com)

图5—7　步进电机结构示意图

当步进电机接收到一个电脉冲信号，按照上面描述的工作原理，转子就会定向相应地转动一个固定的角度，每次转动的最小角度称为“步距角”。步进电机是依靠脉冲数量来控制角位移量的，脉冲数越多，电机转动的角度越大。大多数步进电机的步距角为1.8度。这就意味着需要200步才能使轴转动一圈（360度）。同时，我们可以通过控制电脉冲的频率来控制电机转动的速度和加速度，也就是说间隔多久发送一个电脉冲信号或者在单位时间内发送多少个电脉冲信号，从而达到对步进电机调速的目的。

在不超载的情况下，步进电机可以在没有传感器提供反馈的情况下精确地转动到设定位置，所以说步进电机是一种开环控制电机。典型的应用有打印机，CD播放器，自动钻孔机的定位，等等。步进电机也是机器人的理想选择，特别适合于仅在室内移动且重量不超过20 kg的机器人。

步进电机不仅可以进行角位移，也可以以线性电机的形式存在，此处就不具体展开，感兴趣的同学可以尝试自己去查阅和学习相关知识。