步進電機是一種能將數字輸入脈沖轉換成旋轉或直線增量運動的電磁執行元件。每輸入一個脈沖電機轉軸步進一個步距角增量。電機總的回轉角與輸入脈沖數成正比例，相應的轉速取決于輸入脈沖頻率。
步進電機是機電一體化產品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產品中，如：數控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。
選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可*。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。
選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。
選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。
選擇步進電機需要進行以下計算：
（1）計算齒輪的減速比
根據所要求脈沖當量，齒輪減速比i計算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1)式中φ－－-步進電機的步距角（o/脈沖）
S－－-絲桿螺距（mm）
Δ－－-(mm/脈沖)
（2）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機軸上的慣量Jt。
Jt=J1+（1/i2）【(J2+Js)+W/g（S/2π）2）（1-2）
式中Jt－－-折算至電機軸上的慣量(Kg.cm.s2)
J1、J2－－-齒輪慣量(Kg.cm.s2)
Js－－－－絲桿慣量(Kg.cm.s2)W－－-工作臺重量（N）
S－－-絲桿螺距（cm）
（3）計算電機輸出的總力矩M
M=Ma+Mf+Mt（1-3）
Ma=（Jm+Jt）.n/T×1.02×10ˉ2（1-4）
式中Ma－－-電機啟動加速力矩（N.m）
Jm、Jt－－-電機自身慣量與負載慣量(Kg.cm.s2)
n－－-電機所需達到的轉速（r/min）
T－－-電機升速時間（s）
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2（1-5）
Mf－－-導軌摩擦折算至電機的轉矩（N.m）
u－－-摩擦系數
η－－-傳遞效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2（1-6）
Mt－－-切削力折算至電機力矩（N.m）
Pt－－-最大切削力（N）
（4）負載起動頻率估算。數控系統控制電機的啟動頻率與負載轉矩和慣量有很大關系，其估算公式為
fq=fq0【(1-(Mf+Mt))/Ml】÷(1+Jt/Jm)】1/2（1-7）
式中fq－－-帶載起動頻率（Hz）
fq0－－-空載起動頻率
Ml－－-起動頻率下由矩頻特性決定的電機輸出力矩（N.m）
若負載參數無法精確確定,則可按fq=1/2fq0進行估算.
（5）運行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時，由矩頻特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有足夠的余量。
（6）負載力矩和最大靜力矩Mmax。

步進電機應用上的一些問題

1： 如何控制步進電機的旋轉。負載力矩可按式（1-5）和式（1-6）計算，電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要大于Mf與Mt之和，并留有余量。一般來說，Mf與Mt之和應小于（0.2～0.4）Mmax.
方向？
　　1.可以改變控制系統的方向電平信號。
　　2.可以調整電機的接線來改變方向，具體做法如下：
　　對于兩相電機，只需將其中一相的電機線交換接入 步進電機驅動器即可，如A+和A-交換。
　　對于三相電機，不能將其中一相的電機線交換，而應順序交換其中的兩相，如把A+和B+交換，
　　A-和B-交換。
2： 步進電機的噪聲特別大，沒有力，并且電機振動，怎么辦？
　　遇到這種情況是因為步進電機工作在振蕩區，解決辦法：
　　1.改變輸入信號頻率CP來避開振蕩區。
　　2.采用細分驅動器，使步距角減少，運行平滑些。
3： 當步進電機通電后，電機軸不轉怎么辦？
　　有以下幾種原因會造成電機不轉：
　　1.過載堵轉
　　2.電機是否已損壞
　　3.電機是否處于脫機狀態
　　4.脈沖信號CP是否到零
4： 步進電機驅動器通電后，電機在抖動，不能運轉，怎么辦？
　　遇到這種情況，首先檢查電機的繞組與驅動器連接又沒有接錯，如沒有接錯，再檢查輸入脈沖信號頻率是否太高，是否升降頻設計不合理。若以上原因都不是，可能是驅動器缺相，請速與我公司聯系。
5： 如何做好步進電機的升降曲線？
　　步進電機的轉速是隨輸入脈沖信號的變化而變化的。從理論上說，只要給驅動器脈沖信號即可。每給驅動器一個脈沖（CP），步進電機就旋轉一個步距角（細分時為一個細分步距角）。但是，由于步進電機性能關系，CP信號變化太快，步進電機將跟不上電信號的變化，這時會產生堵轉和丟步現象。所以步進電機要在高速時，必須有升速過程，在停止時必須有降速過程。一般升速與降速規律相同，以下以升速為例介紹：
　　升速過程由起跳頻率加升速曲線組成（降速過程反之）。起跳頻率不能太大，否則也會產生堵轉和失步。升降速曲線一般是為指數曲線或經過修調的指數曲線，當然也可采用直線或正弦曲線等。用戶需根據自己的負載選擇合適的響應頻和升降速曲線，找到一條理想的曲線并不容易，一般需要多次試機才行。指數曲線在實際軟件編程過程中比較麻煩，一般事先算好時間常數存儲在計算機存儲器呢，工作過程中直接選取。
6： 步進電機發燙，正常溫度范圍是多少？
　　步進電機溫度過高會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至失步。因此電機外表允許最高溫應取決于不同磁性材料的退磁點。一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至還高。所以步進電機外表在攝氏80-90度完全正常。
7： 兩相步進電機和四相步進電機有何不同？
　　兩相步進電機在定子上只有兩個繞組，有四根出線，整步為1.8°，半步為0.9°。在驅動器中，只要對兩相繞組電流通斷和電流方向進行控制就可以了。而四相步進電機在定子上有四個繞組，有八根出線，整步為0.9°，半步為0.45°，不過驅動器中需要對四個繞組進行控制，電路相對復雜了。所以兩相電機配兩相驅動器，四相八線電機有并聯、串聯、單極型三種接法。并聯接法：四相繞組兩兩相并，繞組的電阻與電感成倍減小，電機運行時加速性能好，高速帶載力矩大，但是電機需要輸入兩倍于額定電流的電流，發熱較大，對驅動器輸出能力要求相應提高。而在串聯使用時，繞組的電阻與電感成倍的增大，電機低速運行時穩定，噪音和發熱較小，對驅動器要求不高，但高速力矩損耗大。所以用戶可根據要求來選擇四相八線的步進電機接線方法。
8： 電機是四相六根線，而 步進電機驅動器只要求解四根線時，該怎樣使用？
　　對于四相六根線電機，中間抽頭的兩根線懸空不接，其他四根線和驅動器相連。
9： 反應式步進電機與混合式步進電機的區別？
　　在結構與材料上不同，混合式電機內部有永磁型材料，所以混合式步進電機運行時相對平滑，輸出浮載力大，噪音小。