Ортогонально расположенные полюсные наконечники есть только в неком гипотетическом ШД с вращающимся ротором и с двумя парами полюсов. Его приводят в учебниках, потому что в нем физически направление поля меняется на 90° на каждом шаге. В реальном двигателе поле может быть ориентировано по-другому, но суть процесса та же. Многополюсные ШД с вращающимся ротором при анализе их работы обычно "разворачивают", т.е. рассматривают как ЛШД.

Работу ЛШД можно изобразить на графике в прямоугольной системе координат. Зависимости момента от угла поворота ротора для фаз A и B показаны на графике синим и красным цветом.

Форма этих кривых в реальном двигателе - НЕ синус! Но и не треугольник. А какая-то относительно гладкая функция. Подбирая форму полюсных наконечников, форму стараются сделать синусоидальной. У двигателей, оптимизированных для микрошага, отклонение от синуса очень невелики (ценой небольшой потери максимального статического момента).

Результирующий момент (если ток фаз A и B 100%) показан серым цветом. Задача микрошагового контроллера - с постоянной скоростью "провести" ротор по отрезку S1 - S2. Этот отрезок горизонтальный, что соответствует постоянному моменту. Задача сводится к нахождению некоторой зависимости тока обмоток от времени.

Еще раз подчеркну, что зависимость момента от угла не строго синусоидальная. Но это какая-то переодическая функция, период которой составляет 4 шага ротора. Момент, создаваемый другой фазой - такая же функция, сдвинутая на один шаг, т.е. на 1/4 периода. Полный период математически составляет 360°, значит, сдвиг составляет 90°. Сдвиг определяется исключительно числом фаз двигателя. Для трехфазного сдвиг будет 60°. Поэтому ключевое слово "ортогонально" применимо для двухфазного двигателя любой конструкции.

Для упрощения рассмотрения не меняя физики процесса можно перейти в полярную систему координат. Горизонтальный сдвиг на один шаг там будет соответствовать повороту на 90°. А горизонтальный отрезок S1 - S2 трансформируется в дугу окружности. Неидеальное соответствие синусу в полярной системе координат будет выглядеть как искажение формы траектории ротора. Это будет не окружность, а некая другая фигура, хотя в реальности весьма близкая к окружности. Например, если бы зависимость была треугольной, то это был бы повернутый на 45° квадрат. На практике работают с окружностью, никогда не слышал, чтобы токи корректировали аналитически. Отклонения являются сложными, поэтому корректирующие таблицы обычно составляют на основе калибровки микрошаговых приводов.