重視控制的電機
一般來說旋轉(zhuǎn)是電機最重要的功能，而停轉(zhuǎn)相對不那么重要。前面介紹的直流電機和之后將要介紹的交流電機，持續(xù)旋轉(zhuǎn)是它們的主要功能， 將停止作為一個可控制功能來實現(xiàn)并不容易。需要快速切換旋轉(zhuǎn) / 停止狀態(tài)的伺服電 機，多采用閉環(huán)控制來實現(xiàn)電流控制、轉(zhuǎn)速控制和位置控制等。實現(xiàn)這種閉環(huán)控制功 能，除了需要各種用于反饋的傳感器，控制系統(tǒng)的設計和調(diào)整也是必不可少的，這會 使整個系統(tǒng)變得更復雜。相對的，步進電機通過非常簡單的操作就可以達成一定角度（步進）旋轉(zhuǎn) / 停止 這個目標。它有時也被稱為脈沖電機。無刷電機根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁體的旋轉(zhuǎn)來同步順序切換定子線圈的相電流，以達到連續(xù) 旋轉(zhuǎn)的目的。如果沒有這種同步切換機制，那么轉(zhuǎn)子會隨著線圈中的電流旋轉(zhuǎn)一個角 度后直接停止。步進電機利用了這種性質(zhì)，每次步進一定的旋轉(zhuǎn)角度。步進電機根據(jù)輸入脈沖每次旋轉(zhuǎn)一定角度（步進角）。旋轉(zhuǎn)角度與輸入的脈沖數(shù)成比例，轉(zhuǎn)速則與脈沖的頻率成比例。通過控制輸入信號的脈沖數(shù)和頻率，可以直接 控制旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速。不需要反饋信號傳感器，通過簡單的開環(huán)控制即可控制電機旋 轉(zhuǎn)，所以這種電機的控制系統(tǒng)非常容易構建。驅(qū)動步進電機時，需要一個驅(qū)動電路來為每個輸入脈沖信號切換電機的勵磁 線圈。步進電機的特征如下：·需要一個驅(qū)動電路來針對每個輸入脈沖信號切換電機各相線圈來勵磁 ·只根據(jù)輸入脈沖旋轉(zhuǎn)一定的角度（步進角），因此電機的旋轉(zhuǎn)角度與輸入的脈 沖數(shù)有關，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率有關 ·脈沖頻率過高或負載轉(zhuǎn)矩過大時，可能會出現(xiàn)失步。

分 類
根據(jù)電磁學結(jié)構，步進電機大致分為以下三種類型。
·VR（Variable Reluctance，可變磁阻）式電機
·PM（Permanent Magnet，永磁）式電機
·HB（Hybrid Type，混合）式電機
  VR 式
這類電機的轉(zhuǎn)子和定子都具有凸極結(jié)構。凸極結(jié)構會導致氣隙磁阻發(fā)生變化，從 而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，它被稱為可變磁阻式電機。這類電機不使用永磁體。這是一種相當有歷史的古老的結(jié)構，現(xiàn)在正在逐漸退出歷史舞臺，只在一些特殊 場合還有應用，如需要比較大的轉(zhuǎn)矩等?？梢哉f，不使用永磁體是它的一個特點。
PM 式
如圖1所示。

圖1
這類電機被稱為永磁式電機，因為其轉(zhuǎn)子使用了多極磁化的永磁體。它的典型結(jié)構如下。線圈骨架包圍在轉(zhuǎn)子外面。從軸向看，線圈從上到下都 被沖壓金屬制成的軛覆蓋。在轉(zhuǎn)子外的線圈內(nèi)側(cè)，上下交替地設置了梳齒狀磁極。當電流通過線圈時，上齒和下齒之間就會產(chǎn)生磁場。梳齒按照 S 極、N 極……交 替排列。上述是單相的情況。根據(jù)相數(shù)，在適當?shù)南辔徊钐幧舷轮睾线B接，就制成了這種 電機的定子。最后，在這樣的定子的中心孔中插入長橢圓形的多極永磁體轉(zhuǎn)子。由于磁極梳齒的形狀酷似動物的爪子（鳥獸的爪、蟹和蝦的螯等），因此也被稱 為爪極。磁軛和磁極部分可以通過沖壓制成，線圈可以纏繞在繞線管上，制造成本較低。低成本電機的需求量往往很大，大多數(shù)永磁式電機都是低成本電機。這種類型的電機， 兩相最為常見，三相也不少見。這種電機的步進角度相對較大，兩相的常見角度為 15°和 7.5°，而三相的以 3.75°更常見。

HB 式
如圖 2 所示。

圖2
要減小 VR 或 PM 式步進電機的步進角，就要增加轉(zhuǎn)子和定子 的齒數(shù)和極數(shù)。而增加 VR 電機的定子齒數(shù)無疑會使線圈變復雜。此外，在爪極電機 中，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)和定子的齒數(shù)有一定限度。
HB 式電機不通過磁化實現(xiàn)多極化， 而是將永磁體沿軸向方向磁化為 N 極、S 極， 在其外側(cè)夾上外周有小齒的轉(zhuǎn)子鐵心，制成 N 極、S 極沿軸向交替排列的多極轉(zhuǎn)子。定子則在不增加線圈磁極數(shù)量的情況下，在磁極靴部設置小齒。通過轉(zhuǎn)子和定子上的 這些齒實現(xiàn)高分辨率、高步進角精度。可以說它是 VR 和 PM 式的組 合結(jié)構，因此被稱為復合式。圖 3 是它的轉(zhuǎn)子和定子的外觀。

圖3
磁極小齒的精確加工，一般采用硅鋼片疊層工藝。HB 式步進電機適用于要求高分辨率和高精度的應用。其兩相的步進角標準值為 1.8°。另外，還有兩相 0.9°，三相 0.6°、1.2°、3.75°，五相 0.72°等規(guī)格。
RM 式
這種步進電機，在結(jié)構上用圓柱形磁體代替 HB 式步進電機的轉(zhuǎn)子。磁體上設 置有與 HB 式轉(zhuǎn)子齒數(shù)相當?shù)臉O對數(shù)（S 和 N 極）的磁極。雖然它采用永磁體作為轉(zhuǎn) 子，但也可以被認為是一種 PM 式電機。為了區(qū)分它與普通的 PM 式電機，一般稱其 為 RM（Ring-permanent Magnet，環(huán)形永磁）[7] 式電機。因為轉(zhuǎn)子上沒有齒，氣隙的磁通分布接近于正弦波，因此它具有振動小、噪聲低 的優(yōu)點，在微步驅(qū)動時的步進角精度也很高。但是，由于難以形成 高分辨率的交互磁極，所以它的基本步進角大于 HB 式電機?，F(xiàn)在，具有 32 極（極對數(shù) 16）的轉(zhuǎn)子，基本步進角為 3.75°的 RM 式三相步進 電機已經(jīng)商品化了。它的外觀與 HB 式電機幾乎完全相同。

實際應用中的注意事項
通過控制輸入信號的脈沖數(shù)和頻率可以直接控制旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速。不需要反饋信 號傳感器，可以直接進行開環(huán)控制。出于這個特點，利用它構建控制系統(tǒng)非常容易， 因此它被廣泛用于簡單的位置控制。特別是使用微控制器的各種系統(tǒng)，如移動機器人，只需將微控制器產(chǎn)生的脈沖指 令輸入到電機驅(qū)動部分，就可以輕松地控制電機移動目標距離。