混合步进电机致动器的比较效率和能力可以堆叠步进电机致动器

偶尔我们会收到客户的呼叫，希望了解为什么我们的尺寸17混合线性执行器具有7瓦的输入功率等级，比我们的46000可以堆叠版本，输入等级为10瓦的输入等级更好？

答案是电机本身的效率。混合电机的平均效率约为65%，而can堆叠执行器的平均效率约为25%。造成这些效率差异的主要原因有两个。

第一个原因是混合电机中使用了层压硅钢定子组件，（见图1）与罐叠式电机中的冲压低碳钢磁场环组件（见图2）相比，在混合电机结构中使用叠层定子叠层可减少涡流损耗，叠层结构中使用的硅钢材料可减少磁滞损耗。因此，混合电机的总铁损小于canstack电机，从而使混合电机具有更高的效率，1.8度/步进和.9度/步进（与典型罐组的7.5或15度相比）将允许分辨率降至.000060英寸[0.001524毫米]/全步进，而罐组电机的分辨率为.00025英寸[0.00635毫米]/全步进。因此，混合电机提供了更精细的定位能力。

第二个优点是在电机的磁路内。混合动力电动机致动器的结构允许转子和定子组件之间的气隙为可以制造罐堆叠电动机致动器的约1/2。混合动力设计中的气隙通常为0.003至0.004英寸[0.0762至0.1016 mm]，而可以堆叠结构中的0.007至0.008英寸[0.1778至0.2032mm]。较小的气隙在转子和定子之间提供更有效的磁耦合，从而导致更高的扭矩。见图3和4。

比较尺寸为17的单叠层混合致动器（1.7 in.2[43 mm2]）和46000 can叠层致动器（Ø1.8 in.）[Ø46 mm]），输入功率分别为7瓦和10瓦，丝杠相同；在混合型中，相同线速度下产生的力要高得多，见图5。

除了以上所示的效率优势外，混合式执行器与can堆叠版本相比还有其他优势：

1. 基于步进电机的线性执行器在定位应用中非常有用，而发送到电机控制器的每个脉冲都会发生线性运动。该运动的分辨率取决于螺杆的导程和步进电机的每步度数。混合动力系列中可用的步进角为1.8度/步进和.9度/步进（与典型罐组的7.5或15度相比），可使分辨率降至.000060英寸[0.001524毫米]/全步进，而罐组电机的分辨率为.00025英寸[0.00635毫米]/全步进。因此，混合电机提供了更精细的定位能力。


2. 在许多应用中，执行器的安装对系统的整体性能起着至关重要的作用。混合式执行器在前端钟形罩上有一个定位凸台，该凸台与电机轴承同心，以便更好地安装，使执行器在总成中居中。见图6。


3. 为闭环操作添加编码器的能力很容易在混合机上执行该系列致动器由于使用了金属转子嵌件，而不是用于can堆叠致动器的塑料转子轴颈。黄铜转子嵌件可加工至精密公差，使其具有更大的机械强度和通过电机轴承的精确配合，从而在使用高分辨率型号编码器时，减少编码器轮的跳动量和更可靠的编码器计数。


4. 对于任何给定的应用，可能需要增加输出功率。混合电机结构允许给定帧尺寸的几个输出功率水平。其输出功率可以通过创建更长的定子堆栈和转子组件来增加。这可以以合理的成本实现。要在罐式堆叠电机上实现这一点，需要对电机进行彻底的重新装配，由于资本投资，成本相当高。

如上所述，由于较低的铁损和较小的转子与定子气隙较小的转子较高的效率，与CAN堆叠电机相比，提供更高的输出功率密度。如果可以堆叠执行器符合所需的力，速度和分辨率要求，这些功能确实可以提高成本，这将是一个更便宜的解决方案。

总之，如果您的应用需要卓越的重复性，可精细的分辨率，适中到高速性能和专业的设计修改，则在紧凑的高效包装中，Haydon Kerk Motion Control混合动力执行器产品线将成为您的设计要求的优点。

授权：
Ray Lachance / Joe Rossi
Haydon Kerk运动解决方案