步進電機最顯著的性能特征是精確定位,良好的保持轉矩和良好的低速轉矩特性。但是在某些情況下,應用參數需要在高速下產生高扭矩,而設計或控制約束條件則要求使用步進電機。盡管步進電動機在高速下產生高扭矩的能力并不突出,但在某些應用中,可以同時實現這兩種功能。

電機的拉出扭矩曲線顯示了在運行速度范圍內可以產生的扭矩。如果電動機在拔出轉矩曲線之外(上方)運行,則可能會失速。
為什么步進電動機在高速產生高轉矩時會遇到麻煩?
對于給定的步進電動機設計,轉矩產生主要是通過電動機繞組的電流的函數-電流越大,電動機產生的轉矩就越大。但是電動機繞組具有兩個特性,它們會限制電流,因此會限制扭矩的產生。個是電感(L),它使繞組抵抗流經它的電流的任何變化。另一個是電阻(R),它限制了繞組可以承載的電流量。
總之,這兩個性質確定電動機的電氣時間常數(τ ?),這是它在卷繞花費的電流達到其額定()值的63%的時間。

當傳遞到繞組的電壓脈沖的速率(進而是電動機速度)變慢時,繞組有足夠的時間達到其額定電流,并且電動機可以產生其額定轉矩。但是,當電壓脈沖的速率(電動機速度)很高時,繞組中的電流就沒有足夠的時間達到其額定值,并且會影響轉矩產生。
限制步進電機高速產生扭矩的另一個因素是 繞組中的電流上升率(dI / dt),它與施加的電壓(V)直接成正比,與電動機的電感(L)成反比。

為了提高電流上升速率,必須降低繞組的電感(L),或者必須增加施加的電壓(V)。
降低繞組電感需要改變電動機的設計和/或制造方法。實際上,一些制造商已經對其電動機的結構和制造工藝進行了更改,現在提供的步進電動機具有比傳統設計更高的轉矩-速度特性。這些變化的示例包括改進的磁性設計,該設計增加了轉子和定子之間的磁通量,增加了電動機中的極對數,并增加了繞組密度。
但是對于機械制造商和最終用戶而言,通常可以通過使用斬波器驅動來改善給定步進電機的扭矩產生。
斬波驅動電壓可提供更好的轉矩-速度特性

向電動機繞組提供更高的電壓可有效地將轉矩-速度曲線“壓出”,從而在更高速度下產生更高的轉矩。
斬波器驅動器向電動機提供高電壓(通常是標稱電壓的八倍),根據歐姆定律(電流=電壓÷電阻),這會導致更高的電流通過繞組。

當驅動器檢測到電流已達到預定值時,電源關閉或“切斷”。當電流降至某個水平以下時,高壓電源再次打開。
這種電壓斬波方法還提高了電流上升速率(dI / dt)。因此,通過增加驅動電壓,即使在脈沖頻率較高時,繞組也可以達到較高的電流水平,這意味著以較高的速度產生更多的轉矩。