步进电机原理

步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，人们早在20世纪20年代就开始使用这
种电机。随着嵌入式系统(例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等)
的日益流行，步进电机的使用也开始暴增。不论在工业、军事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把
某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电机就一定能派上用场。步进电机有许多种形状和尺寸，
但不论形状和尺寸如何，它们都可以归为两类：可变磁阻步进电机和永磁步进电机。本文重点讨论更为
简单也更常用的永磁步进电机。
步进电机的构造

（图一，具有双齿槽和单绕组的定子）
如图 1 所示，步进电机是由一组缠绕在电机固定部件--定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下，一根绕
成圈状的金属丝叫做螺线管，而在电机中，绕在齿上的金属丝则叫做绕组、线圈、或相。如果线圈中电
流的流向如图 1 所示，并且我们从电机顶部向下看齿槽的顶部，那么电流在绕两个齿槽按逆时针流向流
动。根据安培定律和右手准则，这样的电流会产生一个北极向上的磁场。
现在假设我们构造一个定子上缠绕有两个绕组的电机，内置一个能够绕中心任意转动的永久磁铁，
这个可旋转部分叫做转子。图 2 给出了一种简单的电机，叫做双相双极电机，因为其定子上有两个绕组，
而且其转子有两个磁极。如果我们按图 2a 所示方向给绕组 1 输送电流，而绕组 2 中没有电流流过，那
么电机转子的南极就会自然地
按图中所示，指向定子磁场的
北极

（图 2：双相双极电机）
然后我们切断绕组 1 中的电流，按照图 2b 所示方向给绕组 2 输送电流，于是定子磁场会指向左侧，
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山东大学（威海）机电与信息工程学院——李斌  2
从而使得转子旋转，其南极也指向左侧。
接着，我们再将绕组 2 的电流切断，按照图 2c 的方向给绕组 1 输送电流，注意：这时绕组 1 中的电
流流向与图 2a 所示方向相反。于是定子的磁场北极就会指向下，从而导致转子旋转，其南极也指向下
方。
然后我们又切断绕组 1 中的电流，按照图 2d 所示方向给绕组 2 输送电流，于是定子磁场又会指向右
侧，从而使得转子旋转，其南极也指向右侧。。
最后，我们再一次切断绕组 2 中的电流，