【導讀】步進電機是當今最具挑戰(zhàn)性電機之一，它們具有高精度的步進，高分辨率和平滑的運動，步進電機一般需要定制，在特定應用中才能實現(xiàn)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、自定義外殼和專用軸承，這使得步進電機的設計和制造極具挑戰(zhàn)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。微型步進電機很難設計和制造，常常無法與大型電機競爭，微型步進電機提供一種獨特的設計方法，隨著混合式步進電機技術的出現(xiàn)，微型電機開始應用于醫(yī)療設備和實驗室自動化領域，特別是需要高精度的應用，如微型泵、流體計量和控制、夾管閥和光學傳感器控制。微型步進電機甚至可以融入電動手動工具，如電子移液管，其中混合步進電機以前是不可能集成。
小型化是許多行業(yè)持續(xù)關注的問題，也是近年來的主要趨勢之一，用于生產、測試還是日常實驗室使用，運動和定位系統(tǒng)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電機已經有很長一段時間了，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(guī)格，例如提供市場上具有競爭力所需的足夠大扭矩或速度。可悲的選擇是使用一個大框架步進電機和收縮周圍的所有其他組件，往往通過特殊的支架和安裝額外的硬件。在這個小范圍內進行運動控制極具挑戰(zhàn)性，迫使工程師們在設備的空間結構上做出妥協(xié)。
標準無刷直流電機在結構和機械上都是自支撐的，轉子通過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度的50%。無框架電機通過不需要額外的安裝支架、板或支架來減少浪費和冗余，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，定子和轉子可以無縫地集成到系統(tǒng)中，在不犧牲性能的情況下減小了尺寸。
步進電機的小型化具有挑戰(zhàn)性，電機的性能與其尺寸直接相關，隨著機架尺寸的減小，轉子磁鐵和繞組的空間也隨之減小，這不僅會影響可用的最大扭矩輸出，還會影響電機的運行速度。過去試圖制造一個NEMA6尺寸混合步進電機，大多數(shù)都失敗了，因此表明NEMA6的框架尺寸太小，無法提供任何有用的性能。通過應用在定制設計方面的經驗和幾個學科的專業(yè)知識，電機行業(yè)能夠成功地創(chuàng)造出一種在其他領域失敗的混合式步進電機技術，NEMA 6型步進電機不僅能在高速下提供大量可用的動態(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，提供了一個混合步進電機。加上這種步進角的變化，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28克的動態(tài)扭矩，提供與標準無刷直流電機相似的速度性能。將步進角從典型的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(tǒng)永磁步進電機的四倍。
結論
微型步進電機可用于各種工業(yè)，要求緊湊的結構，同時保持高精度水平，尤其是醫(yī)療行業(yè)，從急診室到病人的床邊，再到實驗室的設備，微型步進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，微型步進電機提供精確分配化學品所需的高分辨率，與市場上其他同類產品相比，這些電機提供了更高的扭矩和更高的質量。對于實驗室來說，微型步進電機成為質量的基準。緊湊的尺寸使微型步進電機成為完美的解決方案，無論是機械臂還是簡單的XYZ級，步進電機都易于接口，可以提供開環(huán)或閉環(huán)功能。
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