28byj-48 是 4 相永磁式減速步進電機，其外觀如圖 9-3 所示：
圖 9-3 步進電機外觀
我們先來解釋「4 相永磁式」的概念，28byj-48 的內部結構示意圖 9-4 所示。先看裡圈，它上面有 6 個齒，分別標註為 0～5，這個叫做轉子，顧名思義，它是要轉動的，轉子的每個齒上都帶有永久的磁性，是一塊永磁體，這就是「永磁式」的概念。再看外圈，這個就是定子，它是保持不動的，實際上它是跟電機的外殼固定在一起的，它上面有 8 個齒，而每個齒上都纏上了乙個線圈繞組，正對著的 2 個齒上的繞組又是串聯在一起的，也就是說正對著的2 個繞組總是會同時導通或關斷的，如此就形成了 4 相，在圖中分別標註為 a-b-c-d，這就是「4 相」的概念。
圖 9-4 步進電機內部結構示意圖
現在我們分析一下它的工作原理：
假定電機的起始狀態就如圖 9-4 所示，逆時針方向轉動，起始時是 b 相繞組的開關閉合，b 相繞組導通，那麼導通電流就會在正上和正下兩個定子齒上產生磁性，這兩個定子齒上的磁性就會對轉子上的 0 和 3 號齒產生最強的吸引力，就會如圖所示的那樣，轉子的 0 號齒在正上、3 號齒在正下而處於平衡狀態；此時我們會發現，轉子的 1 號齒與右上的定子齒也就是 c 相的乙個繞組呈現乙個很小的夾角，2 號齒與右邊的定子齒也就是 d 相繞組呈現乙個稍微大一點的夾角，很明顯這個夾角是 1 號齒和 c 繞組夾角的 2 倍，同理，左側的情況也是一樣的。
接下來，我們把 b 相繞組斷開，而使 c 相繞組導通，那麼很明顯，右上的定子齒將對轉子 1 號齒產生最大的吸引力，而左下的定子齒將對轉子 4 號齒，產生最大的吸引力，在這個吸引力的作用下，轉子 1、4 號齒將對齊到右上和左下的定子齒上而保持平衡，如此，轉子就轉過了起始狀態時 1 號齒和 c 相繞組那個夾角的角度。
再接下來，斷開 c 相繞組，導通 d 相繞組，過程與上述的情況完全相同，最終將使轉子2、5 號齒與定子 d 相繞組對齊，轉子又轉過了上述同樣的角度。
那麼很明顯，當 a 相繞組再次導通，即完成乙個 b-c-d-a 的四節拍操作後，轉子的 0、3 號齒將由原來的對齊到上下 2 個定子齒，而變為了對齊到左上和右下的兩個定子齒上，即轉子轉過了乙個定子齒的角度。依此類推，再來乙個四節拍，轉子就將再轉過乙個齒的角度，8 個四節拍以後轉子將轉過完整的一圈，而其中單個節拍使轉子轉過的角度就很容易計算出來了，即 360 度/(8*4)=11.25 度，這個值就叫做步進角度。而上述這種工作模式就是步進電機的單四拍模式——單相繞組通電四節拍。
我們再來講解一種具有更優效能的工作模式，那就是在單四拍的每兩個節拍之間再插入乙個雙繞組導通的中間節拍，組成八拍模式。比如，在從 b 相導通到 c 項導通的過程中，假如乙個 b 相和 c 相同時導通的節拍，這個時候，由於 b、c 兩個繞組的定子齒對它們附近的轉子齒同時產生相同的吸引力，這將導致這兩個轉子齒的中心線對比到 b、c 兩個繞組的中心線上，也就是新插入的這個節拍使轉子轉過了上述單四拍模式中步進角度的一半，即 5.625度。這樣一來，就使轉動精度增加了一倍，而轉子轉動一圈則需要 8*8=64 拍了。另外，新增加的這個中間節拍，還會在原來單四拍的兩個節拍引力之間又加了一把引力，從而可以大大增加電機的整體扭力輸出，使電機更「有勁」了。
除了上述的單四拍和八拍的工作模式外，還有乙個雙四拍的工作模式——雙繞組通電四節拍。其實就是把八拍模式中的兩個繞組同時通電的那四拍單獨拿出來，而捨棄掉單繞組通電的那四拍而已。其步進角度同單四拍是一樣的，但由於它是兩個繞組同時導通，所以扭矩會比單四拍模式大，在此就不做過多解釋了。
八拍模式是這類 4 相步進電機的最佳工作模式，能最大限度的發揮電機的各項效能，也是絕大多數實際工程中所選擇的模式，因此我們就重點來講解如何用微控制器程式來控制電機按八拍模式工作。
28BYJ 48步進電機
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