轉子為圓柱形永久磁鐵,其中心安裝了輸出軸。圓柱形永久磁鐵的圓周外表面交替分布著N極和S極,極對數(shù)為Nr,N、S極等極距。其轉子磁極通過氣隙,對著定子磁極。定子磁極依其形狀稱為爪極(claw pole),由導磁鋼板沖壓成型,形成Nr個爪極。兩個定子極板其磁極交互安放,相差1/2極距,共2Nr個與轉子磁極數(shù)2Nr相對應,形成一相定子。
定子為爪極型的步進電機,氣隙為0.2mm(比HB型步進電機的氣隙大3~4倍)。其分辨率與相同尺寸的HB型步進電機相比相差1/4。與相同尺寸的HB型步進電機相比,其轉矩只有1/3。決定步距角的分辨率由式θs=180°/PNr得知,如P=2,則θs=90°/Nr。若Nr=5~12,則步距角θs為1.8°~7. 5°,通常使用7. 5°。
下圖示為PM型步進電機的外觀及PM型步進電機(42×長度27mm,步距角7.5°)的速度-轉矩特性[與尺寸接近的 HB型步進電機(39×長度27mm,步距角1.8°)比較]。因為HB型為方形,其對角線為42mm以上,而且轉子為永久磁鐵,PM型為便宜的鐵氧體磁鐵,HB為釹鐵硼磁鐵,極對數(shù)相同,且PM型的氣隙比HB型大3倍以上,故轉矩差如此之大也是必然。關于最高轉速和電氣時間常數(shù)(線圈電感除以電阻之值)的差異,僅供參考。
此種PM型步進電機的最大特點為價格便宜。從成本角度分析如下。
PM型轉子通常使用鐵氧體磁鐵等低成本材料,軸承使用金屬滑動軸承(Sleeve metal),導磁材料使用電工鋼板,從材料費方面考慮做到低成本的設計。線圈卷繞在線圈骨架上,可提高繞線效率,節(jié)省繞線時間。線圈端頭采用低價接線端子。與相同尺寸大小的HB型相比,只有其價格的1/3。使用的數(shù)量為HB型的3倍以上,其使用量有逐年增加的趨勢。