隨著生產過程機械化、電氣化和自動化的不斷發展，出現了各種類型的特種電動機。這些電動機的工作原理，一般與普通的異步電動機和直流電動機的基本原理近似，但是它們在性能、結構、生產工藝上各有其特殊性，多用于自動控制過程中。一般來說，這些電動機的功率不大，小的只有幾分之一瓦，大的也不過幾十瓦或幾百瓦，屬于微型電動機的范圍。

步進電動機

一般電動機都是連續旋轉，而步進電動卻是一步一步轉動的，故叫步進電動機。每輸入一個沖信號，該電動機就轉過一定的角度（有的步進電動機可以直接輸出線位移，稱為直線電動機）。因此步進電動機是一種把脈沖變為角度位移（或直線位移）的執行元件。

步進電動機的轉子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號，步進電動機的轉子就前進一步。由于輸入的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續的，所以又稱為脈沖電動機。

隨著數字控制系統的發展，步進電動機的應用將逐漸擴大。

步進電動機的種類很多，按結構可分為反應式和激勵式兩種；按相數分則可分為單相、兩相和多相三種。

圖1 反應式步進電動機的結構示意圖

圖1是反應式步進電動機結構示意圖，它的定子具有均勻分布的六個磁極，磁極上繞有繞組。兩個相對的磁極組成一組，聯法如圖所示。 下面介紹反應式步進電動機單三拍、六拍及雙三拍通電方式的基本原理。

一、單三拍通電方式的基本原理

設A相首先通電（B、C兩相不通電），產生A-A′軸線方向的磁通，并通過轉子形成閉合回路。這時A、A′極就成為電磁鐵的N、S極。在磁場的作用下，轉子總是力圖轉到磁阻最小的位置，也就是要轉到轉子的齒對齊A、A′極的位置（圖2a）；接著B相通電（A、C兩相不通電），轉了便順時針方向轉過30°，它的齒和C、C′極對齊（圖2c）。不難理解，當脈沖信號一個一個發來時，如果按A→C→B→A→…的順序通電，則電機轉子便逆時針方向轉動。這種通電方式稱為單三拍方式。

圖2 單三拍通電方式時轉子的位置二、六拍通電方式的基本原理

設A相首先通電，轉子齒與定子A、A′對齊（圖3a）。然后在A相繼續通電的情況下接通B相。這時定子B、B′極對轉子齒2、4產生磁拉力，使轉子順時針方向轉動，但是A、A′極繼續拉住齒1、3，因此，轉子轉到兩個磁拉力平衡為止。這時轉子的位置如圖3b所示，即轉子從圖(a)位置順時針轉過了15°。接著A相斷電，B相繼續通電。這時轉子齒2、4和定子B、B′極對齊（圖c），轉子從圖(b)的位置又轉過了15°。其位置如圖3d所示。這樣，如果按A→A、B→B→B、C→C→C、A→A…的順序輪流通電，則轉子便順時針方向一步一步地轉動，步距角15°。電流換接六次，磁場旋轉一周，轉子前進了一個齒距角。如果按A→A、C→C→C、B→B→B、A→A…的順序通電，則電機轉子逆時針方向轉動。這種通電方式稱為六拍方式。

三、雙三拍通電方式的基本原理

如果每次都是兩相通電，即按A、B→B、C→C、A→A、B→…的順序通電，則稱為雙三拍方式，從圖3b，和圖3d可見，步距角也是30°。因此，采用單三拍和雙三拍方式時轉子走三步前進了一個齒距角，每走一步前進了三分之一齒距角；采用六拍方式時，轉子走六步前進了一個齒距角，每走一步前進了六分之一齒距角。因此步距角θ可用下式計算：

θ＝360°/(Zr×m)

式中Zr是轉子齒數；m是運行拍數。

一般步進電動機最常見的步距角是3°或1．5°。由上式可知，轉子上不只4個齒（齒距角90°），而有40個齒（齒距角為9°）。為了使轉子齒與定子齒對齊，兩者的齒寬和齒距必須相等。因此，定子上除了6個極以外，在每個極面上還有5個和轉子齒一樣的小齒。步進電動機的結構圖如圖4所示。

圖4 三相反應式步進電動機的結構圖由上面介紹可知，步進電動機具有結構簡單、維護方便、精確度高、起動靈敏、停車準確等性能。此外，步進電動機的轉速決定于電脈沖頻率，并與頻率同步。

四、步進電動機的驅動電源

步進電動機需配置一個專用的電源供電，電源的作用是讓電動機的控制繞組按照特定的順序通電，即受輸入的電脈沖控制而動作，這個專用電源稱為驅動電源。步進電動機及其驅動電源是一個互相聯系的整體，步進電動機的運行性能是由電動機和驅動電源兩者配合所形成的綜合效果。

1、對驅動電源的基本要求

（1）驅動電源的相數、通電方式和電壓、電流都工滿足步進電動機的需要；

（2）要滿足步進電動機的起動頻率和運行頻率的要求；

（3）能最大限度地抑制步進電動機的振蕩；

（4）工作可靠，抗干擾能力強；

（5）成本低、效率高、安裝和維護方便。