基于医疗搅拌器械的高效大力矩空心杯电机的研制

开发依据与背景

从行业趋势来看，医疗器械用电机代表了未来电机的中高端发展方向，医疗搅拌器械作为医疗用品的一部分，目前主要采用空芯杯电机，同时它对电机本身的性能特性和可靠性也提出了较高的要求。这种产品在要求低电流的同时需要能够输出比常规空芯杯相对更大的力矩和转速，对噪音和电机寿命也提出更严格的要求。从目前公司的空芯杯产品结构来看，需要进行重新设计开发以适应这种全新的需求以进行匹配，以期获得客户认可。精密医疗器械等传动机构上，用途非常广泛，市场前景十分广阔。

主要研发内容和结果

研发内容：

1.线圈重排优化绕制和全新的夹具设计——适应于产品功能要求的线圈，一般外径都需要达到10mm以上，这种线圈绕制相较于8mm以下的空芯杯电机，难度更大，工艺更复杂，一致性更难得到保证。项目通过对线圈进行重新优化排列，同时设计出全新绕线夹具，利用3维防真，精确计算出线圈的搓平对接角度和位置；
2.独特的空芯杯机加工外壳和前盖设计——一般的微型空芯杯电机，电机机壳采用冲压成形。项目将外壳和前盖进行分离式设计，机壳壁厚达到0.5mm，因此采用导磁性更强的低碳或中碳钢进行CNC加工批量成形，也能够极大地保证机壳的同轴度和加工质量，同时前盖采用A6063进行一体数控成形，它的前端与机壳进行紧配，后端延伸出来的部分进行磁钢的装配支撑，同时在延伸部设置两个台阶型轴承室，从而减少了磁钢套的使用；
3.基于效率的最优磁场匹配设计——通过对磁钢进行性能和结构的最优化设计和利用，同时，能够根据客户的产品负载实际情况，找寻到最佳的线圈参数以进行磁场的匹配，把工作损耗降到最低。

研发结果：

1.项目在电机的结构、工艺和自动化实现等各方面进行了较为全面的分析研究，并且各个阶段都取得了良好的研究效果。产品的效率达到75~80%以上，空载10000RPM时，16mm直径电机的力矩可以达到200gf.cm以上。基于医疗搅拌器械，目前至少研发出了3个系列型号超过20种规格的高效大力矩系列空心杯微电机。

2.项目产品结构和工艺方面具有独创性，设备和工装的开发研发走在国内研究前列，产品总体尺寸小；力矩、效率和能量密度高；工艺与装配技术含量较高，性价比较高，预期它的相关技术也可推广到更大直径空芯杯电机上面来，应用上可以拓展到机器人，工业设备等领域。

开发之电机图例