两个互不接触的磁铁之间存在着吸引力和排斥力，这种力常称为磁力。磁铁周围有磁力作用的空间称为磁场。通常，磁场用磁力线来描述。图14-8是用磁力线表示的两种常见的磁铁的磁场。
图14-8 用磁力线表示的磁场
磁铁的磁力线有以下特性：
（1）在磁铁外部，磁力线从N极到S极；在磁铁内部，磁力线从S极到N极，形成连续不断的闭合回路；
（2）磁力线有走最短距离的倾向；
（3）同方向磁力线相排斥，异方向磁力线相吸引；
（4）磁力线易通过软磁性物质。
通电线圈也会产生磁场。磁场方向由线圈中电流方向所决定，它们之间的关系可以用安培定则来判断。磁场的强弱除了与线圈的匝数、电流的大小有关，还取决于线圈中放入的磁介质，若放入导磁良好的材料，磁场强度将大大增强。图14-9显示了两种情况下通电线圈的磁场。
图14-9 通电线圈的磁场
若线圈产生的磁场，在未放入磁介质时某一点的磁感应强度为B0，而放入磁介质后的磁感应强度为B，则B与B0的比值，称为导磁率，用字母μ表示：
由实验知道，不同磁介质放入磁场中对磁场的影响是不同的，亦即μ的数值不同。
铜、金、银、汞等作为磁介质放入磁场后，μ值略小于1，这类物质称为抗磁质。铬、锰、铂、氮、氧等作为磁介质放入磁场后，μ值略大于1，这类物质称顺磁质。大多数抗磁质与顺磁质的导磁率都接近1。
另有一类物质如铁、镍、钴及这些金属的合金，当把它们放入磁场后，磁场强度会显著增加，μ值高达几百至几千，这种物质称为磁性材料。磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材料两种。
磁性材料不处于外界磁场中就不表现出任何磁性。一旦把它们放入通电线圈内，将出现很强的磁性，并在磁性材料两端产生N极和S极。当断掉线圈中的电流后，线圈中的磁场将消失。但此时，有的磁性材料不再有磁性，而有的磁性材料仍然带有很强的磁性。
当外界磁场消失后自身的磁性也消失的磁性材料，称为软磁材料；当外界磁场消失后自身仍保持很强的磁性的材料，称为硬磁材料。
步进电机的定子片及线圈骨架（手表用）就是软磁性材料制成。它具有磁阻低、易于磁化和退磁的特性。当线圈磁场去掉以后，基本上能复原。常用的软磁材料有坡莫合金、软铁等。其他如用于变压器的硅钢片，也属于软磁性材料。
步进电机的转子是用硬磁性材料制成，它具有磁阻高、不易退磁并能较长时间保持其磁场强度几乎不变的特性。常用的硬磁材料有钐钴磁钢、铝镍钴磁钢等。
图14-10是充磁及去磁特性曲线，它表明磁性材料内的磁感应强度与外界原因所造成的充磁及去磁场强之间的关系。H表示外界磁场作用在磁性材料内的磁场强度，B表示同一磁性材料内的磁感应强度。当磁性材料充磁时，B随H的增大而增大，当H增大到一定程度后，B的上升趋势将趋于平缓，如图14-10曲线a所示。充磁到一定程度后，减小外界磁场强度H时，磁感应强度B随着下降，但不是沿着充磁时的曲线下降，而是沿另外一条曲线变化，如图14-10曲线b所示，具有不可逆性。
图14-10 充磁与去磁特性曲线
去磁曲线中Br点到Hc之间的一段，即在第二象限内的这一部分称为去磁特性曲线，简称去磁曲线。Br和Hc是这个特性曲线上的两个极限值，磁性材料内的磁感应强度Br与外界磁场强度（充磁后）减少到零时相对应，称为剩磁感应强度，简称剩磁。Hc表示磁性材料充磁后，要使磁性材料的磁感应强度降到零所需的外界去磁场强度，称为矫顽力。
软磁材料和硬磁材料的充磁及去磁曲线有所不同，图14-11为两种材料的充磁及去磁曲线。其中，图14-11（a）是软磁性材料的曲线，图14-11（b）是硬磁性材料的曲线。软磁性材料的充磁及去磁曲线较窄，Br和Hc都很小，因此，充磁、去磁比较容易。硬磁性材料的充磁及去磁曲线较宽，Br和Hc都很高。硬磁性材料的充磁及去磁特性曲线在H增大到一定程度后，B上升非常缓慢，以致没有多大的变化，此时的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs表示。
图14-11 两种材料的充磁及去磁曲线
在步进电机的工作中，定子片所产生的磁场是随电流方向的不断改变而改变的。电流变化所需要的时间很短，因此，要求定子片磁场也要迅速地改变，这就决定了定子片的材料应选择充磁及去磁曲线较窄的软磁性材料，并且要有较高的μ值，以提高电机的工作效率。目前，手表中常用的坡莫合金就是一种效果较好的软磁性材料。
步进电机转子的磁场是不变的，显然是越稳定、越高越好。这样，在选择转子的材料时，应考虑用硬磁性材料。钐钴磁钢能满足这一要求，因为钐钴磁钢在做成电机转子前，对外是不显磁性的，只有经过加工充磁稳磁后才产生较稳定的磁场。电机工作时，定子片的磁场对转子有一定的影响，但作用时间很短，影响不是很大。尽管如此，我们还是希望转子在去磁特性曲线上的工作点高一些。为了达到这个目的，一方面，要用磁性能较稳定。磁能积较高的硬磁材料，另一方面，也要使磁钢充磁时能达到饱和充磁条件。
图14-12 饱和与非饱和充磁与去磁曲线
要达到饱和充磁，其条件为：
H充⩾（4～5）Hc
磁能积是硬磁性材料的主要性能指标之一，是外加磁场强度和硬磁性材料磁感应强度的乘积。图14-13是磁能积曲线。由图可知，磁能积的数值在B＝Br、H＝0或B＝0、H＝Hc时为零，在中间的某一点B＝B0、H＝H0处为最大。对于电机转子所使用的硬磁性材料，磁能积越高越好，因为电机把电能转换成机械能，转子的磁能积高说明能量转换的效率高。
图14-13 磁能积曲线
手表电机的转子所采用的材料主要有钐钴、镨钴、镨钐钴和混合稀土钴等几种材料，这些材料的磁能积都是很高的。
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