PM型永磁步进电机转矩的产生及负载角

步进电机可视为多极同步电机。同步电机的定子产生的磁场吸引转子磁极，使转子磁场与定子磁场同步旋转。如施加负载，转子磁场与定子磁场将保持某角度偏差，使转子上产生与负载平衡的电磁转矩，此偏差角度称为功率角。

如下图所示，定子位于气隙外侧，转子位于气隙内侧，定子与转子皆为永久磁铁。外侧的定子以心速度逆时针旋转，代表旋转磁场。此时，如施加负载转矩T_L，只使转子磁极轴线与定子磁极轴线偏差功率角心δ，转子仍与定子磁场以同步转速n₀旋转。

因为转子产生的输出转矩T₁与负载角成正弦关系变化，最大转矩为T_m1，则表达式为：

T1=T_m1sinδ

故负载转矩T_L与δ平衡。下图的纵轴表示转矩T₁，横轴表示负载角，δ=π/2位移角时，产生最大电磁转矩。当负载转矩大于最大电磁转矩时，δ＞π/2，定子磁场将无法带着转子以同步速度旋转，此现象称为失步现象。实际步进电机的定子不是如前图所示的永久磁铁旋转，所谓两相电机，是指空间相差π/2的两个线圈，通过相差π/2相位差的交流电流后，产生旋转磁场。