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(shí)驗(yàn)室使用，運(yùn)動(dòng)和定位系統(tǒng)都需要更小、更強(qiáng)大的電機(jī)。隨著設(shè)備體積越來越小，電機(jī)設(shè)計(jì)接受這種小型設(shè)備的挑戰(zhàn)越來越大。

電機(jī)制造業(yè)涉及微型電機(jī)制造已經(jīng)有很長一段時(shí)間了，電機(jī)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(gè)原因是使用一個(gè)大框架的微型電機(jī)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(gè)小范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)控制是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性，迫使工程師們在設(shè)計(jì)空間結(jié)構(gòu)上做出妥協(xié)。

共振頻率導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)精度誤差

所有微型電機(jī)都有一定的步進(jìn)誤差，工程師們自然會(huì)盡可能選擇誤差最小的電機(jī)。例如，步進(jìn)誤差以弧分為增量進(jìn)行測量，其中1弧分等于0.0167°，在64微步進(jìn)時(shí)，0.9°步進(jìn)電機(jī)的行業(yè)平均誤差為0.075°（4.5弧分），0.9°步進(jìn)電機(jī)平均誤差僅為0.025度（1.5弧分），步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生共振和劇烈振動(dòng)，這可能會(huì)變成劇烈的運(yùn)動(dòng)。這種噪聲是由于旋轉(zhuǎn)頻率，以步為單位，匹配電機(jī)的固有共振頻率，這種共振頻率是由電機(jī)每走一步產(chǎn)生的。

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

電機(jī)噪音也可能來自其他原因，包括機(jī)械問題、電氣問題或使用錯(cuò)誤的電機(jī)，這些元件中的第一個(gè)包括前后軸承，它們安裝在電機(jī)端蓋內(nèi)，并安裝在電機(jī)軸上。大多數(shù)噪音較大的電機(jī)在后蓋上的軸承安裝不良，這一點(diǎn)可以從電機(jī)制造商裝配過程中的缺陷以及電機(jī)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(jī)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(jī)的電阻和電感不平衡引起的，這種不平衡是由電機(jī)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(jī)。電線需要具有厚重的金屬絲雙層涂有保護(hù)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(xiǎn)。簡單的誤用，或者選擇產(chǎn)生比需要更大扭矩的電機(jī)時(shí)，該設(shè)備將顯示出更高的振動(dòng)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(jī)。

結(jié)論

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

來源：老趙說制造

審核編輯 黃昊宇