要使步進電機體積小，轉(zhuǎn)矩大，就要不斷提高永久磁鐵的性能，永久磁鐵主要用于PM型和HB型步進電機的轉(zhuǎn)子上。

如下圖（a）為永久磁鐵在直流電機的使用方法，而（b）為永久磁鐵在步進電機中的使用方法。

直流電機的轉(zhuǎn)矩根據(jù)弗萊明左手定則，依據(jù)圖（a）所示，可得出公式如下：

T=2NIBL_r

式中，I為線圈電流，B為永久磁鐵產(chǎn)生的磁通密度，L為線圈永久磁鐵軸向有效長度，r為轉(zhuǎn)子半徑，N為線圈扎數(shù)。

直流電機的永久磁鐵安裝在定子上，產(chǎn)生激磁密度B。

相對于直流電機的結(jié)構(gòu)，步進電機正好相反。步進電機的轉(zhuǎn)子側(cè)安裝永久磁鐵，如圖（b）所示，磁通從轉(zhuǎn)子N極出來，經(jīng)過氣隙、定子鐵芯，再由S極下的氣隙回到轉(zhuǎn)子S極，構(gòu)成閉合磁路。激磁線圈繞于定子磁極上，磁極中磁通Φ及相應(yīng)的磁通密度B穿過轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子軸方向的定子有效長度為L，圖（b）為兩相PM型步進電機的一相結(jié)構(gòu)。

圖（b）的步進電機，永久磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上作為電機的激磁磁極，這種方式稱為旋轉(zhuǎn)磁極式。相應(yīng)的，圖（a）所示的電機稱為旋轉(zhuǎn)電樞式，步進電機的電磁轉(zhuǎn)矩得：

T=E₀I/ω_m

式中，E₀為感應(yīng)電動勢，I為電流，ω_m為機械角度。

上式為永久磁鐵激磁的步進電機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，因此有下面的公式：

• E₀=NdΦ/dt
• θ=ωt
• ω=N_rω_m

式中，Φ為交鏈磁通，θ為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角，ω為電氣角速度，N為相線圈匝數(shù)。E₀=NdΦ/dt由法拉第定律得來。θ=ωt為機械角與電氣角的關(guān)系式，把上式代入到T=E₀I/ω_m可得：

• T=E₀I/ω_m
• =N(dΦ/dt)I/ω_m
• =N(dΦ/dθ)(dθ/dt)I/ω_m
• =N(ω/ω_m)(dΦ/dθ)I(dΦ/dθ)
• =NN_rI(dΦ/dθ)

步進電機的轉(zhuǎn)矩由永磁體產(chǎn)生的交鏈磁通變化率與流過線圈電流之積產(chǎn)生為感應(yīng)電動勢，圖（b）表示如下：

將此E₀代入T=E₀I/ω_m，單相轉(zhuǎn)矩變?yōu)橄率剑?/P>

T₁=2NIBL_r

依據(jù)圖（b），永久磁鐵激磁的步進電機轉(zhuǎn)矩公式為（T₁=2NIBL_r），當(dāng)Nr=1時，轉(zhuǎn)矩公式與直流電機的轉(zhuǎn)矩公式（T=2NIBL_r）相同，直流電機的氣隙磁通B，相當(dāng)于步進電機的交鏈磁通的有效當(dāng)量部分總和。而鐵心中心的磁通密度因其為穩(wěn)定的磁通量為無效磁通。