【導讀】步進(jìn)電機是當今最具挑戰性電機之一，它們具有高精度的步進(jìn)，高分辨率和平滑的運動(dòng)，步進(jìn)電機一般需要定制，在特定應用中才能實(shí)現最佳性能。通常自定義的設計屬性有定子的纏繞模式、軸配置、自定義外殼和專(zhuān)用軸承，這使得步進(jìn)電機的設計和制造極具挑戰性。
電機可以設計適合應用，而不是強迫應用適合電機，靈活的電機設計可以占用最小的空間。微型步進(jìn)電機很難設計和制造，常常無(wú)法與大型電機競爭，微型步進(jìn)電機提供一種獨特的設計方法，隨著(zhù)混合式步進(jìn)電機技術(shù)的出現，微型電機開(kāi)始應用于醫療設備和實(shí)驗室自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是需要高精度的應用，如微型泵、流體計量和控制、夾管閥和光學(xué)傳感器控制。微型步進(jìn)電機甚至可以融入電動(dòng)手動(dòng)工具，如電子移液管，其中混合步進(jìn)電機以前是不可能集成。
小型化是許多行業(yè)持續關(guān)注的問(wèn)題，也是近年來(lái)的主要趨勢之一，用于生產(chǎn)、測試還是日常實(shí)驗室使用，運動(dòng)和定位系統都需要更小、更強大的電機。電機行業(yè)設計和制造小型步進(jìn)電機已經(jīng)有很長(cháng)一段時(shí)間了，足夠小的電機在許多應用中仍然不存在。在電機足夠小的情況下，它們缺乏應用所需的規格，例如提供市場(chǎng)上具有競爭力所需的足夠大扭矩或速度?？杀倪x擇是使用一個(gè)大框架步進(jìn)電機和收縮周?chē)乃衅渌M件，往往通過(guò)特殊的支架和安裝額外的硬件。在這個(gè)小范圍內進(jìn)行運動(dòng)控制極具挑戰性，迫使工程師們在設備的空間結構上做出妥協(xié)。
標準無(wú)刷直流電機在結構和機械上都是自支撐的，轉子通過(guò)兩端的端蓋懸掛在定子內部，任何需要連接的外設，通常都用螺栓固定在端蓋上，端蓋很容易地占到電機總長(cháng)度的50%。無(wú)框架電機通過(guò)不需要額外的安裝支架、板或支架來(lái)減少浪費和冗余，設計所需的所有結構和機械支撐都可以直接集成到電機內部。這樣做的好處是，定子和轉子可以無(wú)縫地集成到系統中，在不犧牲性能的情況下減小了尺寸。
步進(jìn)電機的小型化具有挑戰性，電機的性能與其尺寸直接相關(guān)，隨著(zhù)機架尺寸的減小，轉子磁鐵和繞組的空間也隨之減小，這不僅會(huì )影響可用的最大扭矩輸出，還會(huì )影響電機的運行速度。過(guò)去試圖制造一個(gè)NEMA6尺寸混合步進(jìn)電機，大多數都失敗了，因此表明NEMA6的框架尺寸太小，無(wú)法提供任何有用的性能。通過(guò)應用在定制設計方面的經(jīng)驗和幾個(gè)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識，電機行業(yè)能夠成功地創(chuàng )造出一種在其他領(lǐng)域失敗的混合式步進(jìn)電機技術(shù)，NEMA 6型步進(jìn)電機不僅能在高速下提供大量可用的動(dòng)態(tài)扭矩，而且還提供高水平的精度。
典型的永磁電機每轉20步，即18度的步距角，與3.46度電機，它能夠提供5.7倍的分辨率，這種更高的分辨率直接轉化為更高的精度，提供了一個(gè)混合步進(jìn)電機。加上這種步進(jìn)角的變化，低慣量的轉子設計，電機能夠在接近8000轉/分的轉速下獲得超過(guò)28克的動(dòng)態(tài)扭矩，提供與標準無(wú)刷直流電機相似的速度性能。將步進(jìn)角從典型的1.8度增加到3.46度，這使得它們獲得的保持扭矩幾乎是最接近的競爭設計的兩倍，在高達56克/英寸的情況下，保持扭矩幾乎是相同尺寸（最高14克/英寸）的傳統永磁步進(jìn)電機的四倍。
結論
微型步進(jìn)電機可用于各種工業(yè)，要求緊湊的結構，同時(shí)保持高精度水平，尤其是醫療行業(yè)，從急診室到病人的床邊，再到實(shí)驗室的設備，微型步進(jìn)電機的成本效益更高。目前，人們對手持式移液管非常感興趣，微型步進(jìn)電機提供精確分配化學(xué)品所需的高分辨率，與市場(chǎng)上其他同類(lèi)產(chǎn)品相比，這些電機提供了更高的扭矩和更高的質(zhì)量。對于實(shí)驗室來(lái)說(shuō)，微型步進(jìn)電機成為質(zhì)量的基準。緊湊的尺寸使微型步進(jìn)電機成為完美的解決方案，無(wú)論是機械臂還是簡(jiǎn)單的XYZ級，步進(jìn)電機都易于接口，可以提供開(kāi)環(huán)或閉環(huán)功能。
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