圖(a)定子繞組通正電流，定子磁極產(chǎn)生N和S極，轉(zhuǎn)子的N和S極被定子磁極吸引，停在圖示位置。當(dāng)定子電流由正變負(fù)時(shí)，在切換過程中，電流接近于零，定子對(duì)轉(zhuǎn)子的吸引力接近零，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁通產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為主，如圖(b)所示，轉(zhuǎn)子的磁通要走氣隙最小的路徑，故轉(zhuǎn)子在磁通力矩的作用下，沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)子磁極軸線（N和S極的中心線）正對(duì)氣隙最小處停止。當(dāng)定子繞組為負(fù)電流時(shí)，如圖(c)所示，定子磁極的極性反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁極受到定子N和S極的斥力和引力作用，沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)，直到定轉(zhuǎn)子磁極軸線重合時(shí)轉(zhuǎn)子停止運(yùn)動(dòng)。加在繞組上的電流再次變換方向由負(fù)變正時(shí)，電流過零變正，則轉(zhuǎn)子經(jīng)過圖(d)向圖(a)移動(dòng)，步距角為180°。上述動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)子就能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
從以上單相步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理看出，單相步進(jìn)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩只在定子電流變換時(shí)產(chǎn)生，故其平均轉(zhuǎn)矩比兩相以上的電機(jī)要小得多，響應(yīng)脈沖頻率也在100pps以下，故其用途受到很大限制，只能在響應(yīng)脈沖頻率比較低的輕載下運(yùn)行。例如時(shí)鐘、車用計(jì)時(shí)器（發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)時(shí)器）、水表計(jì)數(shù)器等。
下圖為另一種單相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)的照片，最左邊為電機(jī)整機(jī)，其次為電機(jī)線圈，再次為定子鐵心，最后是永磁轉(zhuǎn)子。

此種單相步進(jìn)電機(jī)原理如上圖中所示，氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化，與只是磁導(dǎo)變化的結(jié)構(gòu)不同，旋轉(zhuǎn)方向依然是由不對(duì)稱的定子磁極決定的。此定子為一個(gè)中間開直角三角形孔的磁極板，其斜線部分的磁導(dǎo)最大。轉(zhuǎn)子磁極正對(duì)斜面時(shí)磁導(dǎo)最大，其為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向，其運(yùn)行原理與上面的原理圖是相同。
轉(zhuǎn)子為圓柱形永磁磁極，極數(shù)為4極，將Nr=2，P=1帶入式θs=180°/PNr，故步距角為θs=90°。
定子為一個(gè)圓形線圈，用正/負(fù)電流驅(qū)動(dòng)。定子磁極通過氣隙與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相同的極數(shù)（4極）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一個(gè)有三角形孔的磁極，可近似看成4極。此電機(jī)用于水表的流量計(jì)等。
下圖是另外一種單相步進(jìn)電機(jī)的外觀照片。此單相步進(jìn)電機(jī)由照片看出，定子磁極的前端朝同一方向傾斜，從而改變轉(zhuǎn)子磁路的磁導(dǎo)，使轉(zhuǎn)子能沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，其功能與上圖（單相步進(jìn)電機(jī)外觀與結(jié)構(gòu)）的定子相同。

此種單相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁磁極，其圓周上有N和S極共30個(gè)，定子為單相，總磁極數(shù)為30,用氣隙作轉(zhuǎn)子導(dǎo)向。繞于一個(gè)線圈架上的環(huán)形線圈經(jīng)過正負(fù)電流，由式θs=180°/PNr得步距角θs=12°(Nr=15，P=1)，并按一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。其響應(yīng)速度因?yàn)閱蜗嗬@組的關(guān)系，只有幾十pps。此種電機(jī)實(shí)際用于建筑機(jī)械的時(shí)針等。
以上所述的單相步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向由磁導(dǎo)的偏差大小決定。其他還有將定子磁極分極、嵌入銅質(zhì)的短路線圈等，在本學(xué)習(xí)課程中就不再詳述了。