隨著最近COVID-19的爆發(fā)，各國政府和醫(yī)院在未來幾周如何應(yīng)對這場全球危機(jī)，對人民生活和社會的總體影響都是深遠(yuǎn)和不斷上升的。對醫(yī)療設(shè)備的需求迅速增加，很多這樣的裝置都依賴于精確的電機(jī)來工作。COVID-19是一種呼吸系統(tǒng)疾病，由于肺炎和其他嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病，患者很難呼吸，像這樣的病人通常需要呼吸機(jī)來幫助他們呼吸。呼吸機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件是幫助泵送空氣的電機(jī)，使病人更容易呼吸。這些裝置可以結(jié)合不同類型的電機(jī)，如混合步進(jìn)電機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)無刷直流電機(jī)、無框架無刷直流電機(jī)或無槽無芯無刷直流電機(jī)。

 

 

 

　　在大多數(shù)情況下，醫(yī)學(xué)應(yīng)用表現(xiàn)出對空間的限制，因此，可用電機(jī)越小，對設(shè)計(jì)工程師越好。較小的電機(jī)在運(yùn)行過程中需要較少的功率，因此可以節(jié)省能源成本。但是小型電機(jī)也有缺點(diǎn)，主要的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩降低。盡管你可能會認(rèn)為更小意味著更低的成本，但制造小而精確的電機(jī)通常要花費(fèi)更多。步進(jìn)電機(jī)精度高，運(yùn)行安靜，體積小，非常適合醫(yī)療設(shè)備和應(yīng)用。這些特性是步進(jìn)電機(jī)制造和裝配過程中所需的適當(dāng)工藝和質(zhì)量的結(jié)果，所有這一切意味著將微型步進(jìn)電機(jī)納入其醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工程師必須權(quán)衡取舍。

 

　　醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域涉及在患者眼睛內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜切割、泵送關(guān)鍵體液或任何其他類型的醫(yī)療應(yīng)用程序，都必須考慮電機(jī)的大小、精度、運(yùn)動平穩(wěn)性、噪音水平、質(zhì)量和可靠性。通過將步進(jìn)角從典型的1.8度增加到3.46度，步進(jìn)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)接近兩倍的扭矩作為設(shè)計(jì)以及近四倍的保持扭矩高達(dá)0.01Nm)比傳統(tǒng)的永磁步進(jìn)電機(jī)相似的大小(最高為3.53×10-3Nm)。此外，典型的永磁電機(jī)每轉(zhuǎn)20步，即18度的步距角，3.46度電機(jī)的分辨率是普通永磁電機(jī)的5.7倍。更高的分辨率直接轉(zhuǎn)化為更高的精度，提供了混合步進(jìn)電機(jī)的好處，而不是一個(gè)永磁電機(jī)的缺點(diǎn)。除了這種步進(jìn)角的變化外，還采用了低慣量轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，電機(jī)能夠在接近8000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下獲得超過0.01Nm的動態(tài)扭矩，從而提供與標(biāo)準(zhǔn)無刷直流電機(jī)相似的速度性能。

 

　　當(dāng)涉及到電機(jī)尺寸時(shí)，長度通常是將電機(jī)安裝到醫(yī)療設(shè)備中的關(guān)鍵，長度可能因電機(jī)制造商而異，并隨著重新設(shè)計(jì)和升級而變化?；旌喜竭M(jìn)電機(jī)很容易調(diào)整，完全符合設(shè)計(jì)要求，一般來說，步進(jìn)電機(jī)帶有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方形法蘭并安裝在支架上。但對于一些電機(jī)，特別是模塊化電機(jī)，對定制外殼的需求更大。使用模塊化的電機(jī)設(shè)計(jì)，他們將其模制成一個(gè)塑料外殼，不需要螺釘來安裝電機(jī)，這節(jié)省了空間，使設(shè)備小到可以手持。步進(jìn)電機(jī)按度數(shù)旋轉(zhuǎn)，每一步的增量可以是1.8°、0.9°、甚至0.45°，這是電機(jī)固有的自然步進(jìn)。當(dāng)微步進(jìn)時(shí)，電機(jī)被迫在每次移動時(shí)采取更精細(xì)的增量。一個(gè)0.9度的電機(jī)可以每0.45度步進(jìn)一步，這叫做半步進(jìn)。64微步進(jìn)電機(jī)將0.9度分成64步，每步0.014度，微步進(jìn)通常由驅(qū)動器電子設(shè)備處理。

 

　　結(jié)論

 

　　在尋找可靠的步進(jìn)電機(jī)時(shí)，工程師經(jīng)常要求提供平均無故障時(shí)間(MTBF)數(shù)據(jù)，以確保潛在的電機(jī)能夠持續(xù)一定的周期，步進(jìn)電機(jī)的平均無故障工作時(shí)間通常超過20000小時(shí)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在其軸承的額定軸向和徑向負(fù)載下運(yùn)行或在溫度低于50°C的情況下運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)電機(jī)通常持續(xù)20年，假設(shè)占空比為50%。