ステッピングモーター高精度ステッピング、高解像度、スムーズな動きを備えたステッピングモーターは、現在入手可能なモーターの中でも最も難しいモーターの一つであり、特定の用途で最適なパフォーマンスを実現するためにはカスタマイズが必要となるのが一般的です。アプリケーション一般的にカスタマイズされる設計特性には、ステータ巻線パターン、シャフト構成、カスタムハウジング、特殊ベアリングなどがあり、これらがステッピングモーターの設計と製造を非常に困難にしています。モーターは、アプリケーションをモーターに無理やり合わせるのではなく、アプリケーションに合わせて設計できるため、柔軟性の高いモーター設計により、最小限のスペースで済みます。マイクロステッピングモーターは設計と製造が難しく、大型モーターに匹敵しないことがよくあります。マイクロステッピングモーター独自の設計アプローチを採用し、ハイブリッドステッピングモーター技術の登場により、マイクロモーターは医療機器やラボオートメーション、特にマイクロポンプ、流体計測・制御、ピンチバルブ、光センサー制御といった高精度が求められる用途で使用され始めています。マイクロステッピングモーターは、これまでハイブリッドステッピングモーターの組み込みが不可能だった電動ピペットなどの電動ハンドツールにも組み込むことができます。
小型化は多くの業界で継続的な関心事であり、近年の主要トレンドの 1 つです。製造、テスト、または日常の実験室での使用に使用されるモーション システムとポジショニング システムには、より小型で強力なモーターが必要です。モーター業界では長年小型ステッピング モーターの設計と製造が行われてきましたが、多くのアプリケーションに使用できるほど小型のモーターは未だに存在しません。モーターが十分に小型であっても、市場での競争力に必要な高いトルクや速度を提供するなど、アプリケーションに必要な仕様を満たしていません。残念な代替手段は、多くの場合、特殊なブラケットと追加ハードウェアの取り付けによって、大きなフレームのステッピング モーターを使用し、その周囲の他のすべてのコンポーネントを縮小することです。この狭い領域でのモーション コントロールは非常に困難であり、エンジニアはデバイスのスペース アーキテクチャで妥協を余儀なくされます。
標準的なブラシレスDCモーターは、構造的にも機械的にも自立型です。ローターは両端のエンドキャップによってステーター内に吊り下げられており、取り付けが必要な周辺部品は通常、エンドキャップにボルトで固定されます。エンドキャップの全長は、モーター全長の最大50%を占めます。フレームレスモーターは、追加の取り付けブラケット、プレート、またはブラケットが不要になることで無駄と冗長性を削減し、設計に必要なすべての構造的および機械的支持をモーター内部に直接組み込むことができます。この利点は、ステーターとローターをシステムにシームレスに統合できるため、性能を犠牲にすることなくサイズを縮小できることです。
ステッピングモーターの小型化は困難であり、モーターの性能はそのサイズに直接関係しています。フレームサイズが小さくなると、ローター磁石と巻線用のスペースも小さくなり、利用可能な最大トルク出力だけでなく、モーターの動作速度にも影響します。NEMA6サイズのハイブリッドステッピングモーターを製造しようとする過去の試みはほとんどが失敗しており、これはNEMA6フレームサイズが小さすぎて有用な性能を提供できないことを示しています。モーター業界は、カスタム設計の経験と複数の分野での専門知識を適用することにより、他の分野では失敗していたハイブリッドステッピングモーター技術をうまく作成することができました。NEMA 6タイプのステッピングモーターは、高速で大きな使用可能な動的トルクを提供するだけでなく、高いレベルの精度も提供します。
一般的な永久磁石モーターは 1 回転あたり 20 ステップ、つまりステップ角 18 度ですが、3.46 度のモーターと比較すると 5.7 倍の分解能を実現でき、この高い分解能は直接的に精度の向上につながり、ハイブリッド ステッピング モーターを実現します。このステップ角の変化と低慣性ローター設計を組み合わせることで、このモーターは 8,000 rpm に近い速度で 28 g を超える動的トルクを実現し、標準的なブラシレス DC モーターと同等の速度性能を実現します。ステップ角を一般的な 1.8 度から 3.46 度に増やすことで、最も近い競合設計のほぼ 2 倍の保持トルクを実現できます。最大 56 g/in の保持トルクは、同じサイズの従来の PM ステッピング モーター (最大 14 g/in) のほぼ 4 倍になります。
結論
マイクロステッピングモーター高精度を維持しながらコンパクトな構造が求められるさまざまな業界で使用できます。特に医療業界では、救急治療室から患者のベッドサイド、実験装置に至るまで、コスト効率が高いため、ハンドヘルドピペットが特に注目されています。現在、ハンドヘルドピペットには大きな関心が寄せられています。マイクロステッピングモーターは、化学物質を正確に分配するために必要な高解像度を提供し、市場の他の同等製品よりも高いトルクと高品質を提供します。研究室では、マイクロステッピングモーターが品質のベンチマークになります。コンパクトなサイズにより、マイクロステッピングモーターはロボットアームでもシンプルなXYZステージでも完璧なソリューションになります。ステッピングモーターはインターフェースが簡単で、オープンループまたはクローズドループ機能を提供できます。
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投稿日時: 2023年3月28日