Ο βηματικός κινητήρας είναι μια ηλεκτρική συσκευή που χωρίζει την πλήρη περιστροφή του κινητήρα σε μεμονωμένα μέρη που ονομάζονται βήματα. Γενικά, αυτοί οι κινητήρες είναι χωρίς ψήκτρες για να διευκολύνουν τη σύγχρονη περιστροφή και λειτουργούν χωρίς την είσοδο εξωτερικής πηγής στο ίδιο το γρανάζι. Λειτουργούν μέσω της χρήσης ηλεκτρομαγνητών που είναι διατεταγμένοι σε διαφορετικές θέσεις γύρω από τον άξονα, καθένα από τα οποία είναι χαραγμένα με δόντια. Αυτά τα δόντια ταιριάζουν με τα δόντια που τοποθετούνται στο ίδιο το γρανάζι. Καθώς το γρανάζι περιστρέφεται, ένα τμήμα ταιριάζει με τα δόντια του πρώτου ηλεκτρομαγνήτη, αντισταθμίζοντας τα δόντια από τους άλλους ηλεκτρομαγνήτες και επαναλαμβάνοντας αυτή την ενέργεια καθώς περιστρέφεται.
Η γενική αρχή των βηματικών κινητήρων είναι να υποβιβάζουν κάθε περιστροφή σε μια συγκεκριμένη φάση. Κάθε φάση βηματικού κινητήρα ελέγχεται ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας τον ηλεκτρομαγνήτη σε επαναλαμβανόμενο μοτίβο. Αυτό σημαίνει ότι, σε αντίθεση με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος (DC) που χρησιμοποιούν βούρτσες και ελέγχονται από την τάση, οι βηματικοί κινητήρες πρέπει να φορτίζονται μόνο στον ίδιο τον άξονα.
Στο σχεδιασμό της συσκευής υπάρχουν τρεις τύποι μηχανισμών ελέγχου βηματικού κινητήρα. Ένα φορμά χρησιμοποιεί έναν μόνιμο μαγνήτη που βρίσκεται μέσα στον ρότορα για να ελέγχει τους ηλεκτρομαγνήτες δημιουργώντας έλξη και απώθηση στο γρανάζι. Άλλοι χρησιμοποιούν μαγνητικό χειριστήριο στον ίδιο τον άξονα και ουσιαστικά τραβούν το γρανάζι προς τον άξονα με τον αντίθετο τρόπο από την προηγούμενη μορφή. Ένα άλλο σχέδιο είναι μια τεχνική συνδυασμού, η οποία χρησιμοποιεί μαγνητικές αντιδράσεις τόσο από το γρανάζι όσο και από τον άξονα.
Μερικά από τα αρνητικά χαρακτηριστικά των βηματικών κινητήρων τους καθιστούν εξαιρετικά μοναδικούς στον τομέα του ελέγχου κίνησης. Πρώτον, ένας οδηγός βηματικού κινητήρα απαιτεί σταθερή πηγή ισχύος για να λειτουργήσει. Επιπλέον, η φυσική της συσκευής σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα του γραναζιού, η πραγματική ροπή μειώνεται. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση στην οποία ο κινητήρας αρχίζει να δονείται, κάτι που μπορεί να ελεγχθεί μόνο με την προσθήκη ενός αποσβεστήρα στον ίδιο τον άξονα. Ένας τρόπος για να μετριαστεί αυτό το συνολικό αποτέλεσμα είναι να προσθέσετε περισσότερους ηλεκτρομαγνήτες στο σύστημα, γεγονός που αυξάνει τον αριθμό των βημάτων και μειώνει τους κραδασμούς.
Η πλειοψηφία των σύγχρονων βηματικών κινητήρων ελέγχεται μέσω ενός συστήματος υπολογιστή, το οποίο διατηρεί τη σωστή τοποθέτηση μέσω ψηφιακών εντολών. Μπορούν να σχεδιαστούν πολύ μικρότεροι από τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος, λόγω της έλλειψης αναγκών τάσης στο ίδιο το γρανάζι. Παραδείγματα μικρών βηματικών κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε σύγχρονο εξοπλισμό περιλαμβάνουν αυτούς σε μονάδες δίσκου συμπαγούς δίσκου, εκτυπωτές υπολογιστών και άλλες συσκευές ελεγχόμενης ακρίβειας που απαιτούν μικρές λεπτομερείς ενέργειες για να λειτουργήσουν σωστά.