电机的发展趋势第四部分-更多的小型化和特殊的医疗应用

人们普遍认为,目前医疗行业对电机领域的创新最为迫切。 我们最近采访的许多行业专家告诉我们。

因此,如今的发展趋势是设计更小,更轻,更高效,更便宜的电机。

目前,因为老龄化带动更多的移动设备的需求,市场需要更多的便携式医疗设备,如便携式制氧机 等,并且要求这些设备必须寿命长、足够轻。而对于非便携式设备,医疗器械税,医疗保险报销以及亚洲竞争正在推动价格下滑,并刺激这些应用电机的设计和制造方式发生变化。

10年前,人们需要手机,PDA和GPS才能完成目前智能手机的基本功能 。对许多医疗产品来说也是如此。患者和医院都不会购买,储存或维护任何不必要的东西。从电动机设计的角度来看,这需要小型化,在同一个小型电池上高效率的运行多个组件以及复杂的定制,从而可以使用单个驱动电机执行多种功能。其他一些医疗应用也出现类似的增长,要求他们对生产线和测试设备进行资格认证,以符合医疗质量标准。

由于FDA对医疗器械生产商提出了更严格的要求,要求对二三级供应商进行控制和监控,因此对电机制造商也进行了更多的监管审查。所以现在,他们将更多的流程控制纳入他们的设计流程中。

更安静的电机对病人更好

自动化系统在手术室中的使用,要求其安装的低压电机更安静。例如,蠕动泵应用于医学领域的各种应用中,但原本并不安静,尤其当它由典型的有刷直流电机驱动时,会变得很嘈杂,特别是在有多个单位运作的情况下。为了解决这个问题,Crouzet电机公司研发了低噪音(35dBA)的DCmind有刷电机,并迅速的应用于医疗领域。

由于采用了专有的加工技术,噪音水平降低,有刷电机的效率高达80%以上,并提供了平均使用寿命在空载(24000小时)和额定负载5000小时的连续使用中

DCmind有刷电机功率高达209瓦(1/4hp),与低噪音的行星减速箱和蜗轮减速箱组装在一起,符合IP65环保标准(IP69K可选),其配件包括抱闸和光电或霍尔效应的编码器可选。

电机微型化

小型化和定制是当今最主要的设计目标,在医疗器械行业和其他地方很常见。

电机的发展趋势第四部分-更多的小型化和特殊的医疗应用

小型化是医疗行业日益重要的趋势。穆格的BSG23系列无刷直流电机紧凑的设计,可提供最大的效率。

医疗和机器人市场一直在寻求更小,更高效,参数更具体和更智能的驱动系统。因此maxon精密电机公司开发了一个可配置的高速无刷直流电机的新方案来服务于这些市场。

事实上,所有行业都在促进电机发展,以 增加扭矩密度。.

就电子硬件而言,一个明显变化是由于电子元件的效率提高和小型化而使产品小型化。

回看今天maxon工程师为一系列可植入泵系统设计电机的情况。10年前,让体积足够小的电机(只有几毫米的直径),可靠地提供所需的功率密度是不可能的。现在,有一系列的电机可以满足这些技术,环境和监管要求。

电机的发展趋势第四部分-更多的小型化和特殊的医疗应用

植入式泵治疗应用在许多医疗条件。一种是来自Sequana Medical的活性植入物,用于解决腹腔中称为腹水(通过虹吸液体进入患者膀胱内)的液体集合。该ALFA泵使用maxon EC电机来驱动齿轮泵。根据要求量身定制的maxon EC 13电机具有用于位置反馈的霍尔传感器,即使在低转速和高负载转矩下,电机控制器也能获得可靠稳定的运行。

这背后的主要驱动力是消费类电子产品,因为这些行业都有巨大的需求量。即便如此,医疗,航空和国防等行业正在推动消费电子技术的应用。消费类电子产品也将继续降低组件成本,从而使得复杂的产品越来越经济。

电机的发展趋势第四部分-更多的小型化和特殊的医疗应用

Portescap空心无刷直流小型齿轮电机专业应用:手术钻孔

根据相关报道,我们可以看出,对空心齿轮减速机的应用需求,10年前是不存在的。新型无刷直流开槽迷你电机—可用消毒、高转速、高扭矩—可用于手术工具。空心齿轮箱和马达组合的这种设计,允许线驱动用于整形手术的销和克氏针的应用。

例如,设计矫形钻的客户发现,在他们的产品设计中使用空心齿轮马达有很大的好处,这种设计让客户可以将电机放置在引脚或K线上,从而减少整体设计重量和尺寸。

但是,小型化的趋势并不普遍。

NK技术公司内部和技术销售经理Will Delsman说 ,"尽管有小型化趋势,我们仍采用表面安装的部件而不是采用整体质量小和故障率大的通孔设计,是因为我们的专业领域中小型化并没有被要求,甚至是不可取的,"我们设计的新产品具有更多的功能和容量,可以安装在我们的标准产品外壳上。工业上一个未满足的需求是监测更大量的电流,而没有单独的元件,例如电流互感器或磁导环内的霍尔元件。"

Delsman还说:"因此,我们已经开发出大型的电流继电器和传感器分体式模型,以减少安装时间,并提供我们所知的简单的单件、非侵入式传感器。

电机的发展趋势第四部分-更多的小型化和特殊的医疗应用

Portescap公司生产空心无刷直流小型齿轮电机的特殊应用,如外科手术钻机。

即使对于较小的电机也需要高效率

所有电机技术的一个主要趋势是设计具有更高的效率和功率密度。能源部(DOE)对能源效率要求已经促进了1至500马力模型中交流感应电机效率的提高。许多要求都停留在IE3上,但美国,欧洲和巴西的许多电机制造商采用了无刷永磁电机来获得IE4级的效率。实际上,就算是小功率的电机也必须具有比以往更高的效率。

更重要的是,即使法规没有强制要求,紧凑型设计也要求更高的效率。

在电机方面,我们看到更多的应用将电池作为需要更高效电机的电源。很多公司正在看到更多的应用需要音圈驱动器进行高效,精确的移动。

紧凑型直驱式直线电机是节能的另一种选择。在欧洲广泛使用的线性电机在美国仍然不常见。这种情况正在改变,这归功于管状直线电机等设计提供投资回报的方式,因为这是减少能源消耗的形式,特别适用于包装行业的分拣任务。

考虑效率如何成为无人机应用中的关键因素。为此应专注客户应用中集成定制电机和执行器部件组。使用零件组的一个常见原因是最终成品的体积更小。在过去的十年中,BLDC电机比以往更常见.效率是必须的,BLDC是胜利者。移动磁铁和音圈执行器已经发展到我们可以安装两种类型的集成传感器的地方。

另一种提高设计效率的方法是继续替换流体动力

机器人自动化正在采用更多的动力传输,尤其是抓取手,它们正在从气动转向电动操作。比气动抓取手,电动抓取手可控制水平更高,因为电机技术比空气更容易控制。转用全电动抓取手,初消除了空气软管的需要之外,可以让机械运动更自由,更柔性。


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