小型化是許多行業(yè)持續(xù)關(guān)注的問題，也是近年來的主要趨勢之一，從手工工具到桌面和工廠設(shè)備，無論是用于生產(chǎn)、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。隨著設(shè)備體積越來越小，電機設(shè)計接受這種小型設(shè)備的挑戰(zhàn)越來越大。

電機制造業(yè)涉及微型電機制造已經(jīng)有很長一段時間了，電機足夠小的情況下，由于缺乏應(yīng)用所需的規(guī)格和應(yīng)用領(lǐng)域才沒有普及，例如提供設(shè)備在市場上具有競爭力所需的足夠扭矩或速度。另外一個原因是使用一個大框架的微型電機和收納周圍的所有其他組件，往往需要特殊的支架和安裝硬件。在這個小范圍內(nèi)的運動控制是一個具有挑戰(zhàn)性，迫使工程師們在設(shè)計空間結(jié)構(gòu)上做出妥協(xié)。

共振頻率導(dǎo)致運動精度誤差

所有微型電機都有一定的步進誤差，工程師們自然會盡可能選擇誤差最小的電機。例如，步進誤差以弧分為增量進行測量，其中1弧分等于0.0167°，在64微步進時，0.9°步進電機的行業(yè)平均誤差為0.075°（4.5弧分），0.9°步進電機平均誤差僅為0.025度（1.5弧分），步進電機可以在確定在任何位置停止和保持位置。在一定的速度下，步進電機會產(chǎn)生共振和劇烈振動，這可能會變成劇烈的運動。這種噪聲是由于旋轉(zhuǎn)頻率，以步為單位，匹配電機的固有共振頻率，這種共振頻率是由電機每走一步產(chǎn)生的。

決定微型電機諧振速度的主要因素有兩個：轉(zhuǎn)矩剛度和慣性，改變電機的轉(zhuǎn)矩特性會將諧振點移到較低或較高的轉(zhuǎn)速。這可以通過改變驅(qū)動器的電源電壓或驅(qū)動器提供的電流來實現(xiàn)，增加這兩個值中的任何一個都會使共振頻率移到更高的速度，改變負載的慣性也會改變諧振頻率，這可以通過在步進電機的后側(cè)添加阻尼器來實現(xiàn)。如果共振點足夠高，電機將永遠看不到它，因此，可以產(chǎn)生較少的噪音。

電機噪音也可能來自其他原因，包括機械問題、電氣問題或使用錯誤的電機，這些元件中的第一個包括前后軸承，它們安裝在電機端蓋內(nèi)，并安裝在電機軸上。大多數(shù)噪音較大的電機在后蓋上的軸承安裝不良，這一點可以從電機制造商裝配過程中的缺陷以及電機部件的尺寸公差中看出。如果安靜操作至關(guān)重要，要求電機制造商加嚴(yán)端蓋軸承孔內(nèi)的公差，并合理處理關(guān)鍵尺寸。

電噪聲是聽不見的，但可以在示波器或應(yīng)用程序內(nèi)的其他電氣設(shè)備上看到，電噪聲可能是由于微型電機的電阻和電感不平衡引起的，這種不平衡是由電機制造不良引起的。從使用優(yōu)質(zhì)電線的制造商中選擇，或者，要求用一根粗大的電線來制造電機。電線需要具有厚重的金屬絲雙層涂有保護材料，即使在卷繞過程中出現(xiàn)刻痕，也幾乎不存在割穿兩層涂層的風(fēng)險。簡單的誤用，或者選擇產(chǎn)生比需要更大扭矩的電機時，該設(shè)備將顯示出更高的振動和噪音，一般來說，工程師應(yīng)該選擇扭矩比應(yīng)用需要大20%的電機。

結(jié)論

微型電機很難設(shè)計和制造，在應(yīng)用上常常無法與大型電機競爭，但其提供了一種獨特的設(shè)計方法，微型混合式電機隨后才被創(chuàng)造出來，許多需要小型電機的應(yīng)用的完美候選者，例如：醫(yī)療設(shè)備和實驗室自動化領(lǐng)域尤其如此。總的來說，需要高精度的應(yīng)用，如微型泵、流體計量和控制、夾管閥和光學(xué)傳感器控制，可以利用這項技術(shù)，該產(chǎn)品甚至可以融入電動手動工具，如電子移液管，其中混合電機以前不可能集成。

來源：老趙說制造

審核編輯 黃昊宇