步进电机，一种将电脉冲信号转化为角位移或线位移的开环控制电机，亦被称作脉冲电机。在未超载的情况下，其转速与停止位置仅取决于脉冲信号的频率与脉冲数量，不受负载变动的影响。每当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它便会驱动步进电机沿设定方向转动一个固定的角度，此角度被称为“步距角”。
步进电机的旋转遵循固定的角度逐步运动，其角位移量可精确控制，这得益于脉冲个数的灵活调控，从而实现精准定位。同时，通过调节脉冲频率，电机转速与加速度得以有效控制，进而达成调速的目标。步进电机在数字式计算机外部设备中应用广泛，同时也被用于打印机、绘图机和磁盘等装置中。
步进电机在运作过程中，其位置和速度信号并不会反馈至控制系统。若此类信号被回传，则该电机可归类为伺服电机。相较于伺服电机，步进电机的控制方式更为简洁，但仅适用于对精度要求不甚严格的情境。
步进电机的特性鲜明，其优点主要体现在控制方式的简便与高精度上。然而，它也存在一些显著的缺点，如噪声、震动以及相对较低的效率。步进电机不具有累积误差，结构简单易懂，日常使用中的维护与修理也相当便捷，且制造成本相对较低。在带动负载惯量方面，步进电机表现出色，非常适合用于中小型机床以及速度和精度要求不甚严格的工作场合。但值得注意的是，其效率相对较低，且在长时间工作时可能会产生大量热量，偶尔还会出现“失步”现象。接下来，我们将详细探讨步进电机的这些优缺点。
然而，步进电机也存在一些不足之处：
步进电机主要分为单极型和双极型两种。在相同电流和转矩输出的条件下，单极型步进电机因其多一倍的线圈数量，导致其成本相对较高，且其控制电路的结构也与众不同。然而，目前市场上广泛流通的步进电机类型，仍以双极型为主。
步进电机，在构造上常常依据转子的特性及定子绕组的不同进行细分。接下来，我们将深入探讨这两种分类方式。
按照转子特性分类，步进电机可分为反应式（VR型）、永磁式（PM型）和混合式（HB型）三种。
反应式步进电机，其定子绕组由软磁材料构成，结构简洁且成本低廉。它拥有小步距角，可达到1.2度，但动态性能欠佳，效率不高且易发热，可靠性有待提升。
永磁式步进电机则采用永磁材料制造转子，并与定子极数相匹配。此类电机动态性能出色，输出力矩大，但步距角相对较大，通常为7.5度或15度。
混合式步进电机则巧妙融合了反应式和永磁式的优点。其定人配备多相绕组，转子则采用永磁材料，并辅以转子和定人的小齿设计来提升步距精度。这类电机不仅输出力矩大、动态性能优异、步距角小，还面临结构稍显复杂、成本相对较高的挑战。
步进电机根据定子上绕组的不同，可分为二相、三相和五相等系列。当前市场上，两相混合式步进电机备受青睐，占据着97%以上的份额。这主要得益于其高性价比和与细分驱动器配合后展现出的优异效果。这种电机的基本步距角为1.8度/步，但通过配备半步驱动器，步距角可减半至0.9度。更进一步，与细分驱动器结合，其步距角甚至能被细分至256倍，达到0.007度/微步的高精度。然而，由于摩擦力和制造精度的限制，实际控制精度可能会略低于理论值。值得注意的是，通过选择不同细分的驱动器，可以灵活调整步进电机的控制精度。
步进电机的工作原理是基于脉冲信号的控制。每当输入一个脉冲信号，步进电机便会前进一步。其旋转的步距角是在电机结构的基础上通过等比例控制来产生的。在理论情况下，若控制电路的细分控制保持不变，步进电机的旋转步距角将维持在一个固定值。然而，在实际应用中，由于电机结构上的固有误差，步距角可能存在微小差异，但这种误差并不会累积。
步进电机的总极数对其加工精度有着直接影响，总极数越大，对加工精度的要求也就越高。在工业领域中，常用的混合型步进电机其步距角通常设定为1.8度，这对应着200极的电机。
步进电机的相电流及其产生的磁场，遵循安培右手螺旋定律。通过电能转化为磁场能量，我们可以控制电机的相电流，从而改变电机定子磁极的方向。当两相磁场相互配合时，就会产生电机的旋转动作。
当电流方向发生改变时，磁极的方向也会相应地变化。步进电机通过定子中的电流产生磁场的过程，被称为励磁。
二相步进电机的旋转，是依赖于不同磁极的磁场相互排斥和吸引来实现的。具体来说，当A相产生N极磁场时，它会吸引转子的S极，而B相产生S极磁场时，则会吸引转子的N极。这种相互作用，为定子提供了旋转的动力。通过改变A、B相定子线圈的电流方向，电机能够产生另一方向的旋转。连续地改变电流方向，则电机能够持续不断地旋转。
如上图所示，电机的运动是通过调整电流在电机内的流向来实现的。电子转子会排斥B相磁极的定子，同时吸引A相磁极的定子，从而引发另一步的步进动作。
执行下一步进操作时，电机定子磁极的方向会发生改变，导致转子对B相磁极的定子产生排斥力，同时对A相磁极的定人产生吸引力，从而实现新的步进动作，如上图所示。
如上图所示，在定子线圈中的电流方向发生改变时，磁极会相应地反转，从而促使转子进行重复的步进操作。东芝步进电机驱动控制电路通过脉宽调制技术对电机的磁场进行精准励磁，确保电机能够高效且稳定地运行。
