1、什么是步进电机
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，它的旋转是以固定的角度（步距角）一步一步运行的，固称为步进电机，简单的描述就是将电脉冲信号转变为角位移的执行机构。

2、步进电机分类
步进电机分为：
（1）永磁式（一般2相，步距角一般有7.5°，15°）PM，转矩、体积较小
（2）反应式（一般3相，步距角一般有1.5°）VR，噪声和振动大
（3）混合式（一般2相，步距角1.8°/0.9°，脉冲数量200/400，一般3相，步距角1.5°/0.75°，脉冲数量240/480，一般4相，步距角0.9°/0.45°，脉冲数量400/800，一般5相，步距角0.72°/0.36°，脉冲数量500/1000）HB，
3、步进电机结构

步进电机结构由转子（转子铁芯，永磁体、转轴、滚珠轴承）、定子（绕组、定子铁芯）、前后端盖等构成。
4、步进电机系统组成
系统主要由3部分组成：1、步进控制器（人机接口、运动规划、I/O控制）；2、驱动器（脉冲分配，电流放大）；3、步进电机（驱动负载）
5、步进性能参数
（1）步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。步距角是步进电机的最小运转单元。步距角越小，控制越精确。步距角一定时，脉冲频率越高，步进电机的转速越高；脉冲频率一定时，步距角越大，步进电机的转速越高。
（2）相数：步进电机内部的线圈数，步进电机相数一般有两相、三相、五相。
（3）保持转矩：指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的转矩。（同时保持扭矩和静力矩可以理解为额定扭矩，每个公司的叫法不同）
（4）自启动频率：指步进电机空载时，由静止突然启动并进入不丢步的正常运行所允许的最高频率。
（5）运转频率：由静止到启动到正常运转（工作转速时），转速的增长是有约束的，同时工作转速所对应的驱动器发送脉冲的频率称为运转频率。
（6）定位转矩：指步进电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定能力。
（7）脉冲数：指步进电机转动所需的电脉冲信号数量。
（8）必要脉冲数：指步进电机将负载从起始位置传送到目标位置所需提供给步进电机的脉冲数量。
必要脉冲数=（物体移动距离/导程）*（360°/步距角）
6、步进电机驱动模式
驱动模式（运转模式）是指如何将传送装置的运动转化为步进电机的旋转。
步进电机驱动模式分为自启动运转模式和加减速运转模式。

（1）自启动运转模式：
自启动运转模式是指驱动电机旋转和停止时，不经过加减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。
自启动运转模式通常是在较低速的时候使用。
驱动脉冲速度（运转频率HZ）=必要脉冲数/定位时间（s）
（2）加减速运转模式：
加减速运转模式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时候后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。
驱动脉冲速度（运转频率HZ）=（必要脉冲数-启动脉冲频率*加减速时间）/（定位时间-加减速时间）
启动脉冲频率f=1/t（定位时间）
加减速时间开始计算时，设定其时间为定位时间的25%，加速时间不得小于0.1s，最好是在0.2-0.3s之间（步进电机容许加速时间为0.1-1s之间，伺服电机容许加速时间为0.05s-0.5s之间）

步进电机特点
（1）步进电机具有矩频特性

随着脉冲频率（转速）增大，电机的定子会产生反电动势从而减弱工作电流，使电机输出扭矩减小。
（2）步进电机规格表示方法
因步进电机具有矩频特性，导致步进电机运行时，没有稳定的输出功率，所以一般形容步进电机规格用正方形法兰安装尺寸（电机机座号）表示。
（3）精度高无累计误差
旋转角度与输入脉冲成正比，每输入一个脉冲，电机转子相应转动一步，且没有累计误差。运转误差一般在3%-5%。
（4）控制简单
步进电机通过脉冲信号控制，易于实现正反转、间隙运动等特殊功能。
（5）开环控制
步进电机是开环控制，成本低，适用于精度不高的伺服控制系统。
（6）启动停止时间短
步进电机的转子惯量小，启动和停止时间短，一般在信号输入几毫秒或者几十毫秒后即可达到同步转速，信号切断后立即停止转动。
（7）平滑调速
通过控制脉冲频率，可以实现平滑的无级调速，调速范围宽。
（8）低频振动
步进电机在低速转动时，振动和噪声较大。
（9）电机表面温度过高
运行过程中，电机表面温度在80°-90°属于正常现象，到如果温度过高，容易导致转矩下降甚至失步，因此步进电机不宜连续运行，建议运行时间/（运行时间+停转时间）＜50%。
（10）高速易丢步
一般步进电机在启动时候，需要一个缓加速过程，而且其转速越高，输出转矩越小，本身没有反馈，高速状态下停止，容易过冲，因此容易造成丢步。
8、步进电机与伺服电机区别
（1）控制精度不同
步进电机的控制精度主要有步距角和细分控制技术决定的。
伺服电机的控制精度主要有编码器决定的。
（2）低频特性不同
步进电机在低速运转时出现低频振动。
伺服电机在低速运转时，运行平稳，没有振动现象。
（3）矩频特性不同
步进电机输出力矩随着转速升高而下降。
伺服电机在额定转速内，是恒力矩输出。
（4）过载能力不同
步进电机没有过载能力；
伺服电机有较强的过载能力，且一般最大力矩为额定扭矩的3倍，可克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。
（5）运行性能不同
步进电机的控制是开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转现象，停止时转速过高，易产生过冲现象，所以保证其控制精度，应调节好加减速问题。
伺服电机的控制是闭环控制，内部构成位置环和速度环，一般不会出现丢步和过冲现象。
（6）速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作速度需要0.2-0.4s；
伺服电机从静止加速到工作速度只需要几毫秒。
（7）效率指标不同
步进电机效率较低，一般在60%以下；
伺服电机效率较高，一般在80%以上。
9、步进电机控制精度和定位精度区别
步进电机的控制精度是步距角，如1.8°，1.2°等；
步进电机的定位精度是指实际定位角度与理论定位角度的差值，定位精度=3%-5%步距角。
10、如何提高步进电机的定位精度
   （1）加减速机；
   （2）改伺服电机；
   （3）加光栅尺或编码器；
11、如何解决低频振动和噪声
   （1）细分驱动，这是最常用，最直接的方法；
   （2）换步距角比较小的步进电机；
   （3）加减速机避开共振频率；
   （4）换伺服电机；
   （5）在电机轴上加磁性阻尼器，机构上有一定的改变；
12、为什么步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声
步进电机在空载时，能够正常启动。如果脉冲频率高于空载启动频率，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载情况下，启动频率更低。如果使电机达到高速状态，脉冲频率应该有加速过程。
13、为什么步进电机随着转速升高，力矩下降
     因为步进电机转动，电机各相绕组的电感形成一个反向电动势。频率越高，反向电动势越大，相的电流减小，从而导致力矩下降。