步進(jìn)電機是一種同步電機，其結(jié)構(gòu)同其它電機一樣，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為激磁場，其激磁磁場為脈沖式，即磁場以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子則隨磁場一步一步前進(jìn)。步進(jìn)電機主要有反應(yīng)式、電磁式、永磁式幾種。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機為例，來討論其工作原理：
步進(jìn)電機由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。轉(zhuǎn)子和定子均由帶齒的硅鋼片疊成。定子上有繞組分為若干相，每相磁極上有極齒。當(dāng)某相定子繞組通以直流電壓激磁后，便吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子上的齒與該相定子的齒對齊，令轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一定的角度，依次向定子繞組輪流激磁，會使轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
步進(jìn)電機的定子可以做成三、四、五、六相甚至于做成八相，各相繞組可在定子上徑向排列，也可在定子的軸向上分段排列。
下面的FLASH為步進(jìn)電機的工作原理動畫演示，所選示例為單定子徑向分相式反應(yīng)步進(jìn)電機的斷面圖。轉(zhuǎn)子上有均勻分布的40個齒，沒有繞組。
A、B、C三相定子每相兩極，每極上有5個齒，與轉(zhuǎn)子一樣齒間夾角均為9°。如果
A相通電則轉(zhuǎn)子齒與
A相極齒對齊，這時在
B相兩極下定子齒與轉(zhuǎn)子齒中心線并不對齊，而是轉(zhuǎn)子齒中心線較定子齒中心線反時針方向落后1/3齒距，即3°。
C相下，轉(zhuǎn)子齒超前6°。因此，當(dāng)通電狀態(tài)由
A相變?yōu)?I>B相時，轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)過3°，
C相通電再轉(zhuǎn)3°。步距角為
雙拍通電激磁，即按A-AB-B-BC-C-CA-A……的順序通電激磁，則步距角為一般而言
式中：m——繞組相數(shù)；
z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍通電kp＝1，雙拍通電kp＝2。如果按上述相反的方向通電，則步進(jìn)電機將反時針方向旋轉(zhuǎn)。圖1所示為五相五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機。定子和轉(zhuǎn)子都分為5段，呈軸向布置。其上均有16個齒，故齒距為22.5°，各相定子彼此徑向錯開1/5個齒的齒距。如果按A-B-C-D-E-A……的五相五拍通電，步距角為
如果按AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB-AB……的十拍通電，則步距角為2.25°。
圖1五相五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機
圖2為160BF02型六相功率步進(jìn)電機，電機的轉(zhuǎn)子有40個齒，不分段由硅鋼片疊成。步距角可以是1.5°或0.75°。電機的定子如圖所示由硅鋼片疊成分為三段，每段有8個磁極，單數(shù)極屬于同一相，雙數(shù)極屬于另一相，極齒的齒夾角也是360°/40＝9°，每段上的兩相磁極的極齒彼此便錯開4.5°。三段定子裝入機殼內(nèi)時，三段上的記號槽相互徑向錯開120°，因而三段上三個均布鍵槽對齊，在鍵槽中用鍵固定。這樣裝配后，段與段之間的極齒便錯開1.5°，如果第一段的兩相為A、D相，則第二段為B、E相，第三段為C、F相。功率步進(jìn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩大，繞組上的電流大。結(jié)構(gòu)上采用徑向與軸向分相相結(jié)合的形式，徑向尺寸小，慣性小，散熱好，而且沒有磁漏。
圖2160BF02型六相功率步進(jìn)電機
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