要使步進電機體積小，轉矩大，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。

直流電機的轉矩根據弗萊明左手定則，依據圖（a）所示，可得出公式如下：

T=2NIBL_r

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

直流電機的永久磁鐵安裝在定子上，產生激磁密度B。

相對于直流電機的結構，步進電機正好相反。步進電機的轉子側安裝永久磁鐵，如圖（b）所示，磁通從轉子N極出來，經過氣隙、定子鐵芯，再由S極下的氣隙回到轉子S極，構成閉合磁路。激磁線圈繞于定子磁極上，磁極中磁通Φ及相應的磁通密度B穿過轉子。轉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構。

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

T=E₀I/ω_m

式中，E₀為感應電動勢，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生的電磁轉矩，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為轉子轉動角，ω為電氣角速度，N為相線圈匝數。E₀=NdΦ/dt由法拉第定律得來。θ=ωt為機械角與電氣角的關系式，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)

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

將此E₀代入T=E₀I/ω_m，單相轉矩變為下式：

T₁=2NIBL_r

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