微型爪极永磁式步进电机的定位转矩主要受爪极与永磁体的结构影响,在定子线圈没有通电流的情况下因为永磁体磁化作用,使得爪极和永磁体之间会产生定位转矩。如图2示,爪极形状不规则,沿着轴向爪极和永磁之间的耦合面积不断变化,导致步进电机的定子爪极与永磁体之间气隙磁密正弦失真[2]。使得步进电机在转动过程中出现转矩波动不利于电机的稳定运行且会对电机的控制精度产生不利的影响。
微型爪极永磁式步进电机的保持转矩是电机在通电的情况下电机能够达到的最大转矩,也就是电机矩角曲线的峰值。在电机运用中,保持转矩体现了电机的鲁棒性和抵抗外部干扰的能力。它的值不仅与电机的本体参数有关,更与电机线圈的电流有关。电机的保持转矩和定位转矩的波形如图3所示,保持转矩的周期为360°电角度,定位转矩的周期为90°电角度。
步进电机常用的优化分析方法有解析法,场路结合法,和电磁场有限元解析法。解析法效率高但是计算精度低,经验参数对计算的结果有很大影响[3]。