今天的設計工程師被賦予了一種新的來實現他們的設計目標。工程師面臨的挑戰是減小泵的整體尺寸，同時保持甚至提高泵的性能。機械設計將影響泵的整體封裝尺寸，因此電機的選擇至關重要。混合步進器設計的進步使設計工程師能夠減小封裝尺寸，同時甚至增加泵的性能。我將回顧這些進步以及它們如何幫助工程師設計他們的醫用泵。

　1、保持扭矩

　為了減小泵的整體封裝尺寸，工程師可以超速驅動混合式步進以增加電機的輸出扭矩。雖然這是一種可接受的做法（只要考慮占空比），它會影響電機的溫升，無論是在產生的熱量方面，還是在溫升引起的轉矩下降方面。添加鋁制外殼來封裝定子疊片可以改善這兩個問題。典型混合步進電機的散熱僅通過鋁制端罩完成，這需要在機器設計中額外考慮，例如氣流或散熱器。然而，鋁制外殼提供了一個導管，可以沿著步進器的整個長度散發熱量，從而使其效率更高。因溫度上升而導致的扭矩損失減少，在與典型混合步進電機相同的條件下提供更高的輸出性能。這種組合允許工程師增加泵的占空比，從而為患者提供更有效的劑量。通過在操作過程中產生的熱量更少，當患者或護士需要調整藥物時，泵的觸感保持涼爽。

　2、更大的捕獲軸承

　放置在患者床邊的醫用泵在操作過程中需要保持安靜，以免在休息時打擾患者。因此，來自電機的可聽噪聲是工程師的關鍵設計考慮因素。步進電機的噪音可能由軸承產生；軸承在運行速度下的任何輕微移動都會產生可聽見的噪音。捕獲前后軸承將顯著降低電機產生的噪音。用于前軸承的卡環和用于后軸承的O形圈就是這樣做的，防止軸承在運行過程中移動。泵設計工程師的另一項改進是實際上消除了軸端游隙。對于泵設計，這可以防止從聯軸器裝置移動，

　3、扭矩線性

　泵的劑量要求可能會有所不同，具體取決于分配的流體或藥物。在許多應用中，流體的量可能非常小，這需要混合步進器進行微步進——在電機的機械步進之間產生電氣步進。典型的混合器具有分度和堆疊的定子疊片，通過四個螺釘固定在兩個端鐘之間。鋁制外殼的使用可以在制造過程中更好地對齊疊片，從而在定子和轉子齒之間形成更均勻的氣隙。在微步期間，這會改善扭矩線性度-每個微步的扭矩輸出一致性。使用定子增強型磁鐵可以進一步提高扭矩線性度，從而提供電機的性能。在醫院的藥物輸送泵中，輸液和注射器，這使醫務人員能夠為他們的病人使用更精細的藥物劑量。此外，它確保每次都向患者分配精確數量的藥物。

　4、增強磁性

　任何泵應用的另一個關鍵要求是拉出扭矩，即電機在給定速度下產生的扭矩。由于電機在某些驅動條件下可以產生一定量的扭矩，這將決定應用中所需的電機尺寸。因此，電機扭矩的增加將對應于整個泵尺寸的減小。混合式步進電機的磁性設計對電機產生的扭矩起著重要作用，兩項磁鐵的進步為設計工程師提供了更大的靈活性。

　首先，使用高能釹磁鐵代替以前的材料，產生更高的磁通量，從而轉化為更高的扭矩。其次，在每個定子齒之間插入額外的定子磁鐵，以阻止磁場在定子齒周圍流動。這會迫使更多的磁場流過每個齒，從而將扭矩輸出提高多達30%。這兩項設計改進都允許工程師更小的電機，從而減小整體封裝尺寸和重量。

　5、保持扭矩

　通常，設計工程師會在開發的初始階段標準電機，執行各種測試以確保其滿足應用要求。電機的多次迭代很常見，因為機械設計將在項目過程中發生變化，從而改變電機的要求。但是混合動力設計的進步縮短了這個設計周期，因為電機已經針對運行性能進行了優化。電機要求的變化對電機選擇的影響較小，特別是因為相同尺寸的電機使用定子增強型磁鐵可以將其扭矩提高多達30%。上市速度始終是任何項目的關鍵績效指標；超過最初的預測可能會增加公司的收入。

　概括

　混合步進電機的進步確實增強了設計工程師將令人興奮的新泵推向市場的能力。醫療專業人員以及患者都需要在設計中不斷創新，這挑戰了工程師在繪圖板上的創造力。通過從繪圖板到生產的混合改進，電機工程師在選擇步進器時加強了庫。