以步进步距角为1.8°的混合式步进电机为例。转子50齿；定子8极，每极6齿，一共48齿。

首先我们看静态下，定子和转子的结构。转子是50个齿均匀排布。定子48齿分为8极，每极6齿，各极上的齿距和转子是一致的，可以一一对应。定子齿的排布可以这样理解：将原本与转子一一对应的50个齿截去2个完整的齿（即2个齿顶和2个齿槽），再均分为8个极，依次均匀排布在圆周上。

图1 步进电机定子结构示意图

将定子8个极逆时针依次标记为1-8#。将第1极的第一个齿记为1号定子齿，逆时针依次标记。与1号定子齿对应的转子齿记为1号转子齿，逆时针依次标记。让第1极与转子齿恰好对齐，如图2所示。

第1极定子和转子一一对齐。

由于极间隙的存在，第2极定子齿“超前”转子齿1/4个齿，称为“半对齐”。（参考定子/转子第7齿的位置关系） 同样的第3极“领先”转子又多了1/4齿，也就是1/2个齿，也就是完全错开了，可以参考第13个定/转子齿的位置关系。第4极的齿“领先”转子3/4齿，半对齐；第5极“领先”了完整的一个齿，因此定子和转子齿又完全对齐了。

接下来的第6、7、8又重复以上过程，最后回到第1极，整个过程中定子和转子差了2个齿位。

图2 静态下步进电机转子和定子齿的结构对应关系

接下来我们看步进电机是如何转动起来的。

8个极爪上会绕上两组线圈，分别称为A相和B相。绕线的方式参考图2。其中1、3、5、7极是一相(A相），对应一条线，2、4、6、8是另一相（B相），对应另一条线，一共引出四个线头。图3显示了各绕组的绕线方向，箭头代表纸平面靠外的线束的绕线方向。

图3 绕组的绕线方向

若按照AB两相轮流通电产生的磁极方向如图4所示。

图4 不同相电流方向以及磁极方向

用表格标识为为：

接下来我们分析转子如何转动。

假设初始时定转子在图1展示的位置，按照A>B>A->B->A顺序通电。

那么第一步，A相通电时，1、5定子N极齿与转子S极齿对齐，3、7定子S极齿与转子槽（也就是纸面内部转子的N极齿对齐），恰好处于平衡位置。参考图5。

图5 初始时A相通正向电流（A）时转子处于平衡状态

第二步B相通电，如图6所示，第2、6定子极对转子(纸面外侧)产生逆时针方向的吸引力，第4、8定子极对转子（纸面外侧）产生逆时针方向的排斥力，从而让转子开始逆时针转动。以上针对纸面外侧转子的受力分析，其实对纸面内测的转子受力分析的结果是一样的，由于内外侧转子的齿完全错开，磁极相反，外侧齿槽的位置就是内侧齿顶位置，这时，第2、6定子极对纸面内侧转子产生的是逆时针方向的排斥力，而第4、8定子极对内侧转子产生的是逆时针方向的吸引力。总的来说在这个步骤中，四个定子极对内外侧的转子产生的力矩方向都是逆时针的。

图6 B相正向通电后转子的受力分析

显然旋转一步的步长是1/4个齿，一个圆周360°分为50个齿，1/4齿每个步长意味着旋转一圈总共需要200步，每步1.8°。这就是为什么8极两相50齿步进电机的整步步长为1.8°。经过第二步的转动，转子将转动到如图7所示的新的平衡位置。

图7 B相正向通电后的平衡位置

第三步，A相通反向电流（A-)，此时转子受力情况如图8所示。第1、5定子极对转子产生逆时针方向排斥力（外）和吸引力（内），第3、7定子极对转子产生逆时针方向的吸引力（外）和排斥力（内），总之转子受到的力矩方向仍然是逆时针方向，这让转子继续旋转1.8°到下一个位置（图9 )

图8 A相反向通电后转子的受力情况

图9 B相反向通电的平衡位置

第四步B相通反向电流（B-），仍然对转子产生逆时针方向的力矩，这样一直持续下去，转子就一步步转动起来了。

在第一步不变的情况下，第二步B相应如果通相反的电流（B-),那么转子受到的初始力矩就变成了顺时针方向，在按照A>B->A->B>A的顺序通电，那么转子就持续顺时针转动啦。

上面这种转动模式下A、B相轮流通电，这种驱动模式就是所谓的“单相励磁全步驱动”，调整通电的顺序和节奏，可以改变步长和转矩，比如“两相励磁全步驱动”、“混合励磁半步驱动”等。

以上我们将步进电机的结构和转动方式拆解的非常细，也建立了很直观的模型，后续在这个模型的基础上我们再继续解释步进电机的其他重要概念。

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