混合式步进电机技术对微型步进电机的影响

步进电机是当今最具挑战性电机之一，它们具有高精度的步进，高分辨率和平滑的运动，步进电机一般需要定制，在特定应用中才能实现最佳性能。通常自定义的设计属性有定子的缠绕模式、轴配置、自定义外壳和专用轴承，这使得步进电机的设计和制造极具挑战性。电机可以设计适合应用，而不是强迫应用适合电机，灵活的电机设计可以占用最小的空间。微型步进电机很难设计和制造，常常无法与大型电机竞争，微型步进电机提供一种独特的设计方法，随着混合式步进电机技术的出现，微型电机开始应用于医疗设备和实验室自动化领域，特别是需要高精度的应用，如微型泵、流体计量和控制、夹管阀和光学传感器控制。微型步进电机甚至可以融入电动手动工具，如电子移液管，其中混合步进电机以前是不可能集成。

小型化是许多行业持续关注的问题，也是近年来的主要趋势之一，用于生产、测试还是日常实验室使用，运动和定位系统都需要更小、更强大的电机。电机行业设计和制造小型步进电机已经有很长一段时间了，足够小的电机在许多应用中仍然不存在。在电机足够小的情况下，它们缺乏应用所需的规格，例如提供市场上具有竞争力所需的足够大扭矩或速度。可悲的选择是使用一个大框架步进电机和收缩周围的所有其他组件，往往通过特殊的支架和安装额外的硬件。在这个小范围内进行运动控制极具挑战性，迫使工程师们在设备的空间结构上做出妥协。

标准无刷直流电机在结构和机械上都是自支撑的，转子通过两端的端盖悬挂在定子内部，任何需要连接的外设，通常都用螺栓固定在端盖上，端盖很容易地占到电机总长度的50%。无框架电机通过不需要额外的安装支架、板或支架来减少浪费和冗余，设计所需的所有结构和机械支撑都可以直接集成到电机内部。这样做的好处是，定子和转子可以无缝地集成到系统中，在不牺牲性能的情况下减小了尺寸。

步进电机的小型化具有挑战性，电机的性能与其尺寸直接相关，随着机架尺寸的减小，转子磁铁和绕组的空间也随之减小，这不仅会影响可用的最大扭矩输出，还会影响电机的运行速度。过去试图制造一个NEMA6尺寸混合步进电机，大多数都失败了，因此表明NEMA6的框架尺寸太小，无法提供任何有用的性能。通过应用在定制设计方面的经验和几个学科的专业知识，电机行业能够成功地创造出一种在其他领域失败的混合式步进电机技术，NEMA 6型步进电机不仅能在高速下提供大量可用的动态扭矩，而且还提供高水平的精度。

典型的永磁电机每转20步，即18度的步距角，与3.46度电机，它能够提供5.7倍的分辨率，这种更高的分辨率直接转化为更高的精度，提供了一个混合步进电机。加上这种步进角的变化，低惯量的转子设计，电机能够在接近8000转/分的转速下获得超过28克的动态扭矩，提供与标准无刷直流电机相似的速度性能。将步进角从典型的1.8度增加到3.46度，这使得它们获得的保持扭矩几乎是最接近的竞争设计的两倍，在高达56克/英寸的情况下，保持扭矩几乎是相同尺寸（最高14克/英寸）的传统永磁步进电机的四倍。

结论

微型步进电机可用于各种工业，要求紧凑的结构，同时保持高精度水平，尤其是医疗行业，从急诊室到病人的床边，再到实验室的设备，微型步进电机的成本效益更高。目前，人们对手持式移液管非常感兴趣，微型步进电机提供精确分配化学品所需的高分辨率，与市场上其他同类产品相比，这些电机提供了更高的扭矩和更高的质量。对于实验室来说，微型步进电机成为质量的基准。紧凑的尺寸使微型步进电机成为完美的解决方案，无论是机械臂还是简单的XYZ级，步进电机都易于接口，可以提供开环或闭环功能。

编辑：黄飞