今天的设计工程师被赋予了一种新的武器来实现他们的设计目标。工程师面临的挑战是减小泵的整体尺寸，同时保持甚至提高泵的性能。机械设计将影响泵的整体封装尺寸，因此电机的选择至关重要。混合步进器设计的进步使设计工程师能够减小封装尺寸，同时甚至增加泵的性能。我将回顾这些进步以及它们如何帮助工程师设计他们的医用泵。

　1、保持扭矩

　为了减小泵的整体封装尺寸，工程师可以超速驱动混合式步进以增加电机的输出扭矩。虽然这是一种可接受的做法（只要考虑占空比），它会影响电机的温升，无论是在产生的热量方面，还是在温升引起的转矩下降方面。添加铝制外壳来封装定子叠片可以改善这两个问题。典型混合步进电机的散热仅通过铝制端罩完成，这需要在机器设计中额外考虑，例如气流或散热器。然而，铝制外壳提供了一个导管，可以沿着步进器的整个长度散发热量，从而使其效率更高。因温度上升而导致的扭矩损失减少，在与典型混合步进电机相同的条件下提供更高的输出性能。这种组合允许工程师增加泵的占空比，从而为患者提供更有效的剂量。通过在操作过程中产生的热量更少，当患者或护士需要调整药物时，泵的触感保持凉爽。

　2、更大的捕获轴承

　放置在患者床边的医用泵在操作过程中需要保持安静，以免在休息时打扰患者。因此，来自电机的可听噪声是工程师的关键设计考虑因素。步进电机的噪音可能由轴承产生；轴承在运行速度下的任何轻微移动都会产生可听见的噪音。捕获前后轴承将显着降低电机产生的噪音。用于前轴承的卡环和用于后轴承的O形圈就是这样做的，防止轴承在运行过程中移动。泵设计工程师的另一项改进是实际上消除了轴端游隙。对于泵设计，这可以防止从联轴器装置移动，

　3、扭矩线性

　泵的剂量要求可能会有所不同，具体取决于分配的流体或药物。在许多应用中，流体的量可能非常小，这需要混合步进器进行微步进——在电机的机械步进之间产生电气步进。典型的混合器具有分度和堆叠的定子叠片，通过四个螺钉固定在两个端钟之间。铝制外壳的使用可以在制造过程中更好地对齐叠片，从而在定子和转子齿之间形成更均匀的气隙。在微步期间，这会改善扭矩线性度-每个微步的扭矩输出一致性。使用定子增强型磁铁可以进一步提高扭矩线性度，从而提供电机的最大性能。在医院的药物输送泵中，输液和注射器，这使医务人员能够为他们的病人使用更精细的药物剂量。此外，它确保每次都向患者分配精确数量的药物。

　4、增强磁性

　任何泵应用的另一个关键要求是拉出扭矩，即电机在给定速度下产生的扭矩。由于电机在某些驱动条件下可以产生一定量的扭矩，这将决定应用中所需的电机尺寸。因此，电机扭矩的增加将对应于整个泵尺寸的减小。混合式步进电机的磁性设计对电机产生的扭矩起着重要作用，两项磁铁的进步为设计工程师提供了更大的灵活性。

　首先，使用高能钕磁铁代替以前的材料，产生更高的磁通量，从而转化为更高的扭矩。其次，在每个定子齿之间插入额外的定子磁铁，以阻止磁场在定子齿周围流动。这会迫使更多的磁场流过每个齿，从而将扭矩输出提高多达30%。这两项设计改进都允许工程师指定更小的电机，从而减小整体封装尺寸和重量。

　5、保持扭矩

　通常，设计工程师会在开发的初始阶段指定标准电机，执行各种测试以确保其满足应用要求。电机的多次迭代很常见，因为机械设计将在项目过程中发生变化，从而改变电机的要求。但是混合动力设计的进步缩短了这个设计周期，因为电机已经针对运行性能进行了优化。电机要求的变化对电机选择的影响较小，特别是因为相同尺寸的电机使用定子增强型磁铁可以将其扭矩提高多达30%。上市速度始终是任何项目的关键绩效指标；超过最初的预测可能会增加公司的收入。

　概括

　混合步进电机的进步确实增强了设计工程师将令人兴奋的新泵推向市场的能力。医疗专业人员以及患者都需要在设计中不断创新，这挑战了工程师在绘图板上的创造力。通过从绘图板到生产的混合改进，电机工程师在选择步进器时加强了武器库。