步進電機是當今最具挑戰性電機之一，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，微型電機開始應用于醫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。

小型化是許多行業持續關注的問題，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，運動和定位系統都需要更小、更強大的電機。電機行業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性，迫使工程師們在設備的空間結構上做出妥協。

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知識，電機行業能夠成功地創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）的傳統永磁步進電機的四倍。

結論

微型步進電機可用于各種工業，要求緊湊的結構，同時保持高精度水平，尤其是醫療行業，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，可以提供開環或閉環功能。

編輯：黃飛

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