原理簡(jiǎn)述：直流電機(jī)是利用磁場(chǎng)和導(dǎo)體的相互作用將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的機(jī)電裝置（前面已有文章詳解，可翻閱查看），直流電機(jī)是連續(xù)的執(zhí)行器，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)產(chǎn)生連續(xù)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。我們可以把電動(dòng)機(jī)分為三種：AC電機(jī)、DC電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。AC電機(jī)大多用于高功率單相或多相應(yīng)用中，具體的可以在網(wǎng)絡(luò)上尋找資料。本篇文章主要介紹直流電機(jī)。
·基本直流電機(jī)
直流電機(jī)可以容易地控制旋轉(zhuǎn)其速度，從而使它們適合于應(yīng)用中使用是速度控制，伺服類(lèi)型的控制，直流電機(jī)由兩部分組成，“定子”是靜止部分，“轉(zhuǎn)子”是旋轉(zhuǎn)部分，直流電機(jī)也可分為三類(lèi)
※有刷電機(jī)：直流電機(jī)通過(guò)使電流通過(guò)換向器和碳刷組件在繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部件）中產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此稱(chēng)為“拉絲”。定子（靜止部分）磁場(chǎng)通過(guò)使用繞線(xiàn)定子勵(lì)磁繞組或永磁體產(chǎn)生。通常有刷直流電機(jī)便宜，小且易于控制；
※無(wú)刷電機(jī)：直流電機(jī)通過(guò)使用連接在其上的永磁體在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且通過(guò)電子方式實(shí)現(xiàn)換向。它們通常比傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)更小但更昂貴，因?yàn)樗鼈冊(cè)诙ㄗ又惺褂谩盎魻栃?yīng)”開(kāi)關(guān)來(lái)產(chǎn)生所需的定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)順序，但它們具有更好的扭矩/速度特性，更高效并且具有更長(zhǎng)的使用壽命比同等拉絲類(lèi)型；
※伺服電機(jī)：直流電機(jī)基本上是有刷直流電機(jī)，其某種形式的位置反饋控制連接到轉(zhuǎn)子軸。它們連接到PWM型控制器并由其控制，主要用于位置控制系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)電控制模型。
有刷微型直流電機(jī)
普通直流電機(jī)具有幾乎線(xiàn)性的特性，其旋轉(zhuǎn)速度由施加的直流電壓決定，其輸出轉(zhuǎn)矩由流過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組的電流決定。任何直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以從幾分鐘每分鐘（rpm）到數(shù)千轉(zhuǎn)每分鐘變化，使其適用于電子，汽車(chē)或機(jī)器人應(yīng)用。通過(guò)將它們連接到齒輪箱或齒輪系，可以降低它們的輸出速度，同時(shí)以高速增加電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。
“拉絲”直流電機(jī)
傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)基本上由兩部分組成，電動(dòng)機(jī)的靜止體稱(chēng)為定子，內(nèi)部部分旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生稱(chēng)為轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)或用于直流電機(jī)的“電樞”。電動(dòng)機(jī)繞線(xiàn)定子是一個(gè)電磁鐵電路，由電氣線(xiàn)圈組成，它們以圓形結(jié)構(gòu)連接在一起，產(chǎn)生所需的北極，然后是一個(gè)南極，然后是一個(gè)北極等，用于旋轉(zhuǎn)的固定磁場(chǎng)系統(tǒng)，不像交流電機(jī)那樣。定子磁場(chǎng)隨施加的頻率連續(xù)旋轉(zhuǎn)。在這些勵(lì)磁線(xiàn)圈內(nèi)流動(dòng)的電流稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流。形成定子磁場(chǎng)的這些電磁線(xiàn)圈可以與電動(dòng)機(jī)電樞串聯(lián)，并聯(lián)或同時(shí)電連接（復(fù)合）。串聯(lián)繞組直流電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián)連接。同樣，并聯(lián)繞組直流電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)連接，如圖所示。
串聯(lián)和并聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)示意圖
串聯(lián)和并聯(lián)直流電機(jī)
直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞由在一端連接在一起的電流承載導(dǎo)體組成，稱(chēng)為換向器的電隔離銅段。換向器允許在電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)碳刷（因此稱(chēng)為“刷”電機(jī)）與外部電源進(jìn)行電連接。由轉(zhuǎn)子設(shè)定的磁場(chǎng)試圖使其自身與固定的定子磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在其軸上旋轉(zhuǎn)，但由于換向延遲而不能自身對(duì)準(zhǔn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的強(qiáng)度，并且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得越快，施加到電動(dòng)機(jī)的電壓越大。通過(guò)改變?cè)撌┘拥腄C電壓，也可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
傳統(tǒng)（有刷）直流電機(jī)
永磁體（PMDC）有刷直流電機(jī)通常比其等效繞線(xiàn)定子型直流電機(jī)同類(lèi)物體小得多且便宜，因?yàn)樗鼈儧](méi)有勵(lì)磁繞組。在永磁直流（PMDC）電動(dòng)機(jī)中，這些勵(lì)磁線(xiàn)圈被強(qiáng)稀土（即Samarium Cobolt或釹鐵硼）型磁體取代，這些磁體具有非常高的磁場(chǎng)。永磁體的使用使得直流電機(jī)比等效的繞線(xiàn)電機(jī)具有更好的線(xiàn)性速度/轉(zhuǎn)矩特性，因?yàn)樗哂杏谰眯郧矣袝r(shí)非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，使得它們更適合用于模型，機(jī)器人和伺服系統(tǒng)。雖然直流有刷電機(jī)非常有效且便宜，但是與有刷直流電機(jī)相關(guān)的問(wèn)題是在換向器和碳刷的兩個(gè)表面之間的重負(fù)載條件下發(fā)生火花，導(dǎo)致自發(fā)熱，壽命短和由于火花引起的電噪聲這會(huì)損壞任何半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，如晶體管。為了克服這些缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了無(wú)刷直流電機(jī)。
“無(wú)刷”直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)（BDCM）與永磁直流電機(jī)非常相似，但由于換向器火花，沒(méi)有任何電刷可以更換或磨損。因此，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的熱量很少，從而增加了電動(dòng)機(jī)的壽命。無(wú)刷電機(jī)的設(shè)計(jì)通過(guò)使用更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路消除了對(duì)電刷的需要，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是永磁體，其總是與定子磁場(chǎng)同步，允許更精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制。然后，無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與交流電動(dòng)機(jī)非常相似，使其成為真正的同步電動(dòng)機(jī)，但缺點(diǎn)是它比同等的“刷式”電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更昂貴。無(wú)刷直流電機(jī)的控制與普通有刷直流電機(jī)的控制非常不同，因?yàn)檫@種類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)包含一些裝置來(lái)檢測(cè)產(chǎn)生控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)所需的反饋信號(hào)所需的轉(zhuǎn)子角位置（或磁極）。設(shè)備。最常見(jiàn)的位置/極傳感器是“霍爾效應(yīng)傳感器”，但有些電機(jī)也使用光學(xué)傳感器。使用霍爾效應(yīng)傳感器，電磁鐵的極性由電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路切換。然后，電機(jī)可以輕松地與數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)同步，從而提供精確的速度控制。無(wú)刷直流電機(jī)可以構(gòu)造成具有外部永磁轉(zhuǎn)子和內(nèi)部電磁鐵定子或內(nèi)部永磁轉(zhuǎn)子和外部電磁鐵定子。無(wú)刷直流電機(jī)與其“拉絲”表兄相比的優(yōu)點(diǎn)是效率更高，可靠性高，電噪聲低，速度控制更好，更重要的是，沒(méi)有電刷或換向器磨損產(chǎn)生更高的速度。然而，它們的缺點(diǎn)是它們更昂貴并且控制更復(fù)雜。
直流伺服電機(jī)
直流伺服電機(jī)用于閉環(huán)型應(yīng)用，輸出電機(jī)軸的位置反饋到電機(jī)控制電路。典型的位置“反饋”設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼器和電位計(jì)，用于無(wú)線(xiàn)電控制模型，如飛機(jī)和船只等。伺服電動(dòng)機(jī)通常包括用于減速的內(nèi)置齒輪箱，并且能夠直接提供高扭矩。由于安裝了變速箱和反饋裝置，伺服電機(jī)的輸出軸不像直流電機(jī)的軸那樣自由旋轉(zhuǎn)。
直流伺服電機(jī)方框圖
伺服電機(jī)由直流電機(jī)，減速齒輪箱，位置反饋裝置和某種形式的糾錯(cuò)裝置組成。相對(duì)于施加到設(shè)備的位置輸入信號(hào)或參考信號(hào)來(lái)控制速度或位置。誤差檢測(cè)放大器查看此輸入信號(hào)并將其與電機(jī)輸出軸的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，并確定電機(jī)輸出軸是否處于錯(cuò)誤狀態(tài)，如果是，則控制器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，以加速電機(jī)或減速它失敗了。這種對(duì)位置反饋裝置的響應(yīng)意味著伺服電動(dòng)機(jī)在“閉環(huán)系統(tǒng)”內(nèi)運(yùn)行。除大型工業(yè)應(yīng)用外，伺服電機(jī)還用于小型遙控模型和機(jī)器人技術(shù)，大多數(shù)伺服電機(jī)能夠在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)約180度，使其成為精確角度定位的理想選擇。然而，除非經(jīng)過(guò)特殊修改，否則這些RC型伺服電機(jī)不能像傳統(tǒng)的直流電機(jī)那樣高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)由一個(gè)包裝中的多個(gè)裝置，電機(jī)，變速箱，反饋裝置和用于控制位置，方向或速度的誤差校正組成。它們廣泛用于機(jī)器人和小型模型，因?yàn)樗鼈冎恍枋褂萌娋€(xiàn)即電源，接地和信號(hào)控制即可輕松控制。
直流電機(jī)切換和控制
小型直流電機(jī)可通過(guò)開(kāi)關(guān)，繼電器，晶體管或MOSFET電路“開(kāi)”或“關(guān)”切換，最簡(jiǎn)單的電機(jī)控制形式為“線(xiàn)性”控制。這種類(lèi)型的電路使用雙極晶體管作為開(kāi)關(guān)（也可以使用達(dá)林頓晶體管，需要更高的額定電流）來(lái)控制單個(gè)電源的電動(dòng)機(jī)。通過(guò)改變流入晶體管的基極電流量，可以控制電動(dòng)機(jī)的速度，例如，如果晶體管“半路”接通，則只有一半的電源電壓流向電動(dòng)機(jī)。如果晶體管“完全導(dǎo)通”（飽和），則所有電源電壓都會(huì)進(jìn)入電機(jī)并且旋轉(zhuǎn)得更快。然后，對(duì)于這種線(xiàn)性控制，電源會(huì)不斷地輸送到電機(jī)如下所示。
直流電機(jī)速度控制
上面的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)電路顯示了用于單向（僅一個(gè)方向）電動(dòng)機(jī)速度控制電路的電路。由于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其兩端的電壓成正比，我們可以使用晶體管調(diào)節(jié)該端電壓。兩個(gè)晶體管作為達(dá)林頓對(duì)連接，以控制電動(dòng)機(jī)的主電樞電流。甲5kΩ的電位器是用于基極驅(qū)動(dòng)量控制到所述第一導(dǎo)頻晶體管TR 1，這反過(guò)來(lái)又控制主開(kāi)關(guān)晶體管，TR 2允許馬達(dá)的DC電壓，從0到Vcc被改變，在此實(shí)例9~12伏。可選的續(xù)流二極管連接在開(kāi)關(guān)晶體管TR 2和電機(jī)端子兩端，以防止電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的任何反電動(dòng)勢(shì)?？烧{(diào)電位器可以用連續(xù)邏輯“1”或邏輯“0”信號(hào)代替，直接施加到電路輸入端，分別將電機(jī)“完全接通”（飽和）或“完全斷開(kāi)”（切斷）切換來(lái)自微控制器或PIC的端口。
除了這種基本的速度控制之外，同樣的電路也可用于控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)以足夠高的頻率反復(fù)切換電機(jī)電流“ON”和“OFF”，電機(jī)的速度可以通過(guò)改變其標(biāo)記 - 空間比率在靜止（0 rpm）和全速（100％）之間變化。供應(yīng)。這是通過(guò)改變“ON”時(shí)間（t ON）與“OFF”時(shí)間（t OFF）的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這可以使用稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
脈沖寬度速度控制
我們之前說(shuō)過(guò)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其端子上的平均（平均）電壓值成正比，并且該值越高，直到最大允許電機(jī)電壓，電機(jī)旋轉(zhuǎn)得越快。換句話(huà)說(shuō)，更多電壓更快。通過(guò)改變“ON”（t ON）時(shí)間和“OFF”（t OFF）持續(xù)時(shí)間之間的比率，稱(chēng)為“負(fù)載比”，“標(biāo)記/空間比”或“負(fù)載比”，平均值電動(dòng)機(jī)電壓因此可以改變其轉(zhuǎn)速。對(duì)于簡(jiǎn)單的單極驅(qū)動(dòng)器，負(fù)載比β如下：
※輸入電動(dòng)機(jī)的平均直流輸出電壓如下：Vmean =β×Vsupply。然后，通過(guò)改變脈沖寬度a，可以控制電動(dòng)機(jī)電壓并因此控制施加到電動(dòng)機(jī)的功率，并且這種類(lèi)型的控制被稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制或PWM；
※控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的另一種方法是改變頻率（并因此改變控制電壓的時(shí)間周期），同時(shí)“ON”和“OFF”負(fù)載比時(shí)間保持恒定。這種類(lèi)型的控制稱(chēng)為脈沖頻率調(diào)制或PFM；
※利用脈沖頻率調(diào)制，通過(guò)施加可變頻率的脈沖來(lái)控制電動(dòng)機(jī)電壓，例如，以低頻率或以非常少的脈沖施加到電動(dòng)機(jī)的平均電壓低，因此電動(dòng)機(jī)速度慢。在較高頻率或具有許多脈沖時(shí)，平均電動(dòng)機(jī)端子電壓增加并且電動(dòng)機(jī)速度也將增加；
※然后，晶體管可用于控制施加到直流電機(jī)的功率，其操作模式為“線(xiàn)性”（改變電機(jī)電壓），“脈沖寬度調(diào)制”（改變脈沖寬度）或“脈沖頻率”調(diào)制“（改變脈沖的頻率）。
反轉(zhuǎn)直流電機(jī)的方向
雖然用單個(gè)晶體管控制DC電動(dòng)機(jī)的速度具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它也有一個(gè)主要缺點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)方向總是相同的，它是一個(gè)“單向”電路。在許多應(yīng)用中，我們需要在前后兩個(gè)方向上操作電機(jī)。為了控制直流電機(jī)的方向，必須反轉(zhuǎn)施加到電機(jī)連接的直流電源的極性，使其軸向相反方向旋轉(zhuǎn)?？刂艱C電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的一種非常簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法是使用以下列方式布置的不同開(kāi)關(guān)：
第一個(gè)電路使用單個(gè)雙刀雙擲（DPDT）開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機(jī)連接的極性。通過(guò)切換觸點(diǎn)，電機(jī)端子的電源反轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)方向。第二個(gè)電路稍微復(fù)雜一些，并使用四個(gè)以“H”配置排列的單刀單擲（SPST）開(kāi)關(guān)；
機(jī)械開(kāi)關(guān)布置成開(kāi)關(guān)對(duì)，并且必須以特定組合操作以操作或停止DC電動(dòng)機(jī)。例如，開(kāi)關(guān)組合A + D控制正向旋轉(zhuǎn)，而開(kāi)關(guān)B + C控制反向旋轉(zhuǎn)，如圖所示。開(kāi)關(guān)組合A + B或C + D使電機(jī)端子短路，導(dǎo)致其快速制動(dòng)。然而，以這種方式使用開(kāi)關(guān)具有危險(xiǎn)，因?yàn)椴僮鏖_(kāi)關(guān)A + C或B + D一起會(huì)使電源短路；
雖然上面的兩個(gè)電路對(duì)于大多數(shù)小型直流電機(jī)應(yīng)用都能很好地工作，但我們是否真的想要操作不同的機(jī)械開(kāi)關(guān)組合來(lái)反轉(zhuǎn)電機(jī)的方向，不！我們可以更換一套機(jī)電繼電器的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，并有一個(gè)正向反向按鈕或開(kāi)關(guān)，甚至可以使用固態(tài)CMOS 4066B四邊形雙向開(kāi)關(guān)。
但另一種實(shí)現(xiàn)電機(jī)雙向控制（以及速度）的非常好的方法是將電機(jī)連接到晶體管H橋型電路裝置，如下所示。
基本的雙向H橋電路
上面的H橋電路之所以如此命名，是因?yàn)樗膫€(gè)開(kāi)關(guān)的基本配置，電子機(jī)械繼電器或晶體管類(lèi)似于字母“H”，電機(jī)位于中心桿上。晶體管或MOSFET H橋可能是最常用的雙向直流電機(jī)控制電路之一。它在每個(gè)分支中使用“互補(bǔ)晶體管對(duì)” NPN和PNP，晶體管成對(duì)地一起切換以控制電動(dòng)機(jī)。控制輸入A在一個(gè)方向上操作電動(dòng)機(jī)，即正向旋轉(zhuǎn)，而輸入B在另一個(gè)方向上操作電動(dòng)機(jī)，即反向旋轉(zhuǎn)。然后通過(guò)在它們的“對(duì)角線(xiàn)對(duì)”中切換晶體管“ON”或“OFF”導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的方向控制。例如，當(dāng)晶體管TR1為“ON”且晶體管TR2為“OFF”時(shí)，A點(diǎn)連接到電源電壓（+ Vcc），如果晶體管TR3為“OFF”且晶體管TR4為“ON”，則B點(diǎn)連接到0伏（GND）。然后，電動(dòng)機(jī)將在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，該方向?qū)?yīng)于電動(dòng)機(jī)端子A為正，電動(dòng)機(jī)端子B為負(fù)。如果切換狀態(tài)被顛倒，使得TR1是“OFF”，TR2是“ON”，TR3為“ON”和TR4為“OFF”時(shí)，電機(jī)電流現(xiàn)在將流在相反的方向使電機(jī)在相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。然后，通過(guò)向輸入A和B施加相反的邏輯電平“1”或“0”，可以控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。
·直流步進(jìn)電機(jī)
與上述直流電機(jī)一樣，步進(jìn)電機(jī)也是機(jī)電執(zhí)行器，可將脈沖數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散（增量）機(jī)械運(yùn)動(dòng)，廣泛用于工業(yè)控制應(yīng)用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗鼪](méi)有帶換向器和碳刷的電樞，但是具有由許多制成的轉(zhuǎn)子，一些類(lèi)型具有數(shù)百個(gè)永磁齒和具有單獨(dú)繞組的定子。顧名思義，步進(jìn)電機(jī)不像傳統(tǒng)直流電機(jī)那樣以連續(xù)方式旋轉(zhuǎn)，而是以離散的“步進(jìn)”或“增量”運(yùn)動(dòng)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或步長(zhǎng)的角度取決于定子極和轉(zhuǎn)子的數(shù)量步進(jìn)電機(jī)有齒。由于它們的離散步進(jìn)操作，步進(jìn)電機(jī)可以很容易地旋轉(zhuǎn)一次有限的旋轉(zhuǎn)，例如1.8,3.6,7.5度等。例如，假設(shè)步進(jìn)電機(jī)完成一整圈然后，電機(jī)的步進(jìn)角為360度/ 100步=每步3.6度。該值通常稱(chēng)為步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角。步進(jìn)電機(jī)有三種基本類(lèi)型，可變磁阻，永磁和混合（兩者的組合）。甲步進(jìn)電機(jī)特別適用于需要精確的定位和可重復(fù)性一起啟動(dòng)，停止，反轉(zhuǎn)和速度控制與步進(jìn)電機(jī)的另一個(gè)關(guān)鍵特征的快速響應(yīng)的應(yīng)用程序，是能夠保持負(fù)載穩(wěn)定能力，一旦需要的位置是實(shí)現(xiàn)。通常，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子具有大量永磁“齒”，其中多個(gè)電磁鐵“齒”安裝在定子上。定子電磁鐵順序極化和去極化，使轉(zhuǎn)子一次旋轉(zhuǎn)一步。現(xiàn)代多極多齒步進(jìn)電機(jī)的精度小于每步0.9（每轉(zhuǎn)400脈沖），主要用于高精度定位系統(tǒng)，如用于軟盤(pán)/硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁頭，打印機(jī)/繪圖儀或機(jī)器人應(yīng)用程序。最常用的步進(jìn)電機(jī)是每轉(zhuǎn)200步進(jìn)電機(jī)。它有一個(gè)50齒轉(zhuǎn)子，4相定子和1.8度的步進(jìn)角（360度/（50×4））。
步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造與控制
在上面的可變磁阻步進(jìn)電機(jī)的簡(jiǎn)單示例中，電機(jī)由中心轉(zhuǎn)子組成，中心轉(zhuǎn)子由標(biāo)記為A，B，C和D的四個(gè)電磁場(chǎng)線(xiàn)圈圍繞。所有具有相同字母的線(xiàn)圈連接在一起，以便激勵(lì)，例如標(biāo)記為A的線(xiàn)圈將使磁轉(zhuǎn)子與該組線(xiàn)圈對(duì)齊。通過(guò)依次向每組線(xiàn)圈供電，轉(zhuǎn)子可以通過(guò)其步進(jìn)角結(jié)構(gòu)確定的角度從一個(gè)位置旋轉(zhuǎn)或“步進(jìn)”，并且通過(guò)依次激勵(lì)線(xiàn)圈，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)以設(shè)定順序激勵(lì)勵(lì)磁線(xiàn)圈來(lái)控制電機(jī)的步進(jìn)角和速度，例如“ ADCB，ADCB，ADCB，A ... ”等，轉(zhuǎn)子將沿一個(gè)方向（向前）旋轉(zhuǎn)并通過(guò)將脈沖序列反轉(zhuǎn)為“ ABCD，ABCD，ABCD，A ...... ”等，轉(zhuǎn)子將沿相反方向（反向）旋轉(zhuǎn)♂因此，在上面的簡(jiǎn)單示例中，步進(jìn)電機(jī)有四個(gè)線(xiàn)圈，使其成為一個(gè)4相電機(jī)，定子上的極數(shù)為8（2 x 4），間隔為45度。轉(zhuǎn)子上的齒數(shù)是六個(gè)，相隔60度。然后有24個(gè)（6個(gè)齒x 4個(gè)線(xiàn)圈）可能的位置或“步驟”，轉(zhuǎn)子完成一整圈。
因此，上面的步距角為：360° / 24 = 15 °。
顯然，更多的轉(zhuǎn)子齒和/或定子線(xiàn)圈將導(dǎo)致更多的控制和更精細(xì)的步進(jìn)角。另外，通過(guò)以不同的配置連接電動(dòng)機(jī)的電線(xiàn)圈，可以實(shí)現(xiàn)全角度，半角度和微步角。然而，為了實(shí)現(xiàn)微步進(jìn)，步進(jìn)電機(jī)必須由（準(zhǔn)）正弦電流驅(qū)動(dòng)，該電流實(shí)施起來(lái)很昂貴。還可以通過(guò)改變施加到線(xiàn)圈的數(shù)字脈沖之間的時(shí)間延遲（頻率）來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，延遲越長(zhǎng)，一整圈的速度越慢。通過(guò)向電動(dòng)機(jī)施加固定數(shù)量的脈沖，電動(dòng)機(jī)軸將旋轉(zhuǎn)給定角度。使用時(shí)間延遲脈沖的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何形式的附加反饋，因?yàn)橥ㄟ^(guò)計(jì)算給予電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)量，轉(zhuǎn)子的最終位置將是精確已知的。對(duì)一定數(shù)量的數(shù)字輸入脈沖的這種響應(yīng)允許步進(jìn)電機(jī)在“開(kāi)環(huán)系統(tǒng)”中操作，使得控制更容易和更便宜。
例如，假設(shè)我們的步進(jìn)電機(jī)每步的步進(jìn)角為3.6度。為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)216度的角度然后再在需要位置停止，僅需要總共：216度/（3.6度/步）= 80脈沖施加到定子線(xiàn)圈。
有許多步進(jìn)電機(jī)控制器IC可用于控制步進(jìn)速度，旋轉(zhuǎn)速度和電機(jī)方向。一個(gè)這樣的控制器IC是SAA1027，它內(nèi)置了所有必要的計(jì)數(shù)器和代碼轉(zhuǎn)換功能，可以按正確的順序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)4個(gè)完全控制的電橋輸出到電機(jī)。也可以在所選方向上選擇單步模式或連續(xù)（無(wú)級(jí)）旋轉(zhuǎn)來(lái)選擇旋轉(zhuǎn)方向，但這會(huì)給控制器帶來(lái)一些負(fù)擔(dān)。使用8位數(shù)字控制器時(shí)，每步也可以使用256個(gè)微步。
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