混合式步進電機有三種類型：永磁(PM)、電抗(VR)和混合式(HB)。反應式步進一般為兩相，扭矩和體積較小，步進角度一般為7.5度或1.5度；永磁步進一般為三相，可以實現大轉矩輸出。步進角度一般為1.5度，但噪音和振動都很大。80年代在歐美等發達國家已經淘汰；混合式步進是指永磁型和電抗型優點的結合。

混合(HB型)步進電機有兩相、三相、五相三種，轉子是一樣的，因為與相數無關。本文以兩相HB型混合式步進電機為例進行說明。HB型的名稱來源于它的轉子結構，它的轉子是PM型永磁步進電機和VR型變磁阻無功步進電機的組合體，故又稱混合式步進電機。

本文主要介紹HB混合式步進電機的結構和工作原理，具體跟隨邊肖來了解。

　　HB型混合式步進電機的結構

HB混合式步進電機的結構是在兩個導磁圓盤之間軸向串入一個永磁圓柱體，兩個導磁圓盤的外圓齒距相同，與VR變磁阻無功步進電機的轉子結構相同。兩個圓盤的齒交錯1/2節距，轉子圓柱形永磁體一端軸向充磁N極，另一端為S極。

從結構上看，永磁轉子的N極和S極分布在轉子的外表面。為了提高分辨率，需要增加極數，通常直徑為20毫米，轉子可以配備24極。極數增加，漏磁通增加，電磁轉矩減小；而HB轉子的N、S極分布在兩個不同的軟磁盤上，可以增加轉子極數，提高分辨率。直徑20mm可配置100極，磁極軸向磁化。N極和S極組裝后在兩極磁化，磁化簡單。

與轉子齒對應的定子極有與轉子齒同節距的小齒，與轉子齒在氣隙處的磁通相互作用，產生電磁轉矩。這種帶轉子的步進電機近年來得到了廣泛的應用。

這種結構起源于1992年美國GE通用電氣公司的Karl Feiertag，獲得了美國專利發電機。與目前的兩相HB步進電機結構相同，初是作為低速同步電機使用的。后來美國Superior Electric Company和Sigma Instruments Company開發了一種步進角為1.8，轉子齒數為50的兩相HB步進電機。

下圖為HB混合式步進電機的截面圖，定子繞組為兩相，轉子齒數分別為50和1.8。為了增加輸出轉矩，轉子軟磁極的軸向長度盡可能加長。

下圖是HB步進電機各結構示意圖：

定子有八個均勻分布的磁極(放置繞組的主磁極)。這八個磁極的內圓分布著與轉子齒節距相同的齒，分布在氣隙的兩側。轉子齒比定子齒多。

線圈直接用繞線機纏繞在樹脂注射成型的槽絕緣骨架上，線圈纏繞安裝在磁極上。前后端蓋由鑄鋁制成，并經過機械加工，以確保軸承座和安裝接頭之間的同心度。通常HB混合式步進電機的氣隙為0.05~0.1mm，因此控制各部件的加工精度非常重要。

轉子安裝在定子和前后端蓋中，以確保均勻的氣隙。永磁體磁化方向為軸向，N、S極兩端磁化。產生的磁力線方向用箭頭表示。為了便于理解，實際磁路被簡化為定子有四個主磁極和五個轉子齒(如下圖所示

，B為磁通密度，L為線圈軸向有效長度）產生電磁轉矩。2個導磁體夾著1個永磁體，轉子的齒位置互相相差1/2齒節距。轉子的磁通從N極出發，經過氣隙小處（定轉子齒相對的地方）到定子磁路，再返回轉子的S極，磁路如箭頭所示。

　　上圖左側的轉子上部，右側的轉子下部產生吸引力，軸兩側產生力矩（此力是不平衡電磁力），轉子的旋轉受定子激磁線圈切換產生旋轉力。軸承的間隙會很容易產生振動。實際上定子主極為8個極，轉子齒數為偶數，目的是消除此不平衡電磁力。實際上與2個轉子齒部相對的定子，在軸向上并非是分開成兩個，而是采用硅鋼片疊壓而成一體。

　　HB型混合式步進電機工作原理

　　下圖描述了兩相HB型步進電機的工作原理。永久磁鐵使轉子產生N極和S極，由吸引力和排斥力產生電磁轉矩，兩相繞組假設為A相、B相、“杠A”相、“杠B”相。例如，A相和“杠A”相接通電源，根據右手螺旋法則產生相反的磁場。同樣，B相與“杠B”相也是如此。圖中，實線箭頭表示轉子磁通，虛線表示為其磁路磁通Фm。從轉子磁鐵的軸向圖看，轉子N極通過氣隙向下進入定子，通過定子磁極軸向穿過鐵心到達上面的定子磁極后，穿過氣隙回到轉子S極。下圖充分說明了HB型混合式步進電機的結構和工作原理。

　　轉子磁路中間為永久磁鐵，下側為N極，上側為S極。磁鐵的厚度方向磁通由上向下。開始狀態（a）為A相激磁，則“杠A”相極性相反，因此停在圖示位置，轉子與A相和“杠A”相的各一半對應，形成交鏈磁通Фm，如圖中虛線所示。

　　下一步，激磁相轉換到狀態（b），斷開A相激磁電流，接通B相激磁電流，則轉子向右移動1/4轉子齒距，運行到圖（b）的位置。

　　再一步，激磁相轉換到狀態（c），斷開B相激磁，接通“杠A”相激磁，則轉子從狀態（b）向右移動一步（1/4齒距）運行到狀態（c）的位置。同樣，激磁相換到狀態（d），斷開“杠A”相激磁，接通“杠B”相激磁，則轉子從狀態（c）向右移動一步（1/4齒距）運行到狀態（d）的位置。再一步，就返回狀態（a），依次不斷循環。