突破转速制约、创造新价值-高速步进电机

"提高制造业生产效率的关键是什么？"
这个问题有多种答案，"缩短生产节拍"应该是其中之一吧。生产节拍是指生产一件产品所需的时间。如果能够缩短生产节拍，在相同的时间内，就可以生产出更多产品，这也关系到工作效率的提高。

艾斯湃纳启动了一个项目通过提升电机性能，以帮助客户解决"希望缩短生产节拍，提高生产效率"的课题。

安装在半导体制造设备等中的电机，主流产品是利用编码器形成闭环控制位置的伺服电机。另一种是不使用编码器、通过开环控制位置的步进电机。与伺服电机相比，它的优点是体积小、高效节能、低振动，但缺点是停转精度低，不适合用于高速旋转。

因此，如果能够开发出一款既发挥步进电机的优点，又能实现伺服电机一样停转精度、高速旋转的电机，也许将有助于更有效地提升制造工艺自身的加工速度、提高客户的工作效率。

在此背景下，艾斯湃纳凭借编码器形成的闭环驱动和独有的控制软件，开发出了既发挥了步进电机的优点，同时停转精度高、可以高速旋转的步进电机。

提高步进电机的停转精度这一点，已经通过像伺服电机一样利用编码器形成闭环进行控制而实现了。但是，步进电机的高速旋转的实现，则需要开发新的电流控制方法。

与伺服电机相比，步进电机很难实现高速旋转，原因在于它的运动机制。

电机是通过电流产生磁场，利用磁力带动轴的旋转，其结构和发电机是一样的。只不过发电机是反过来，通过轴的旋转产生电。因此，电机带动轴的旋转，也会产生新的电力（反电动势）。电机一旦高速旋转，反电动势就会加大，导致电机的驱动电压和发电生成的电压（反向电压）相互牵制，从某个时间点开始，转数无法继续增加。

步进电机是控制电流，将轴的转动转换为精细的步进运动，所以与伺服电机相比，内部有很多磁极。这很容易造成强大的反电动势，很难高速旋转。

为此，艾斯湃纳决定采用一种名为"弱化磁场"的方法。具体步骤是，首先进行电流矢量控制，将电流分解为转矩电流（q轴）和励磁电流（d轴）两类，各自独立控制。然后，在反向电压伴随电机旋转加快而上升，与驱动电压相互牵制之前，单独减弱励磁电流，从而降低反电动势。

但是，如果不能准确控制"弱化磁场"，反而会降低电机的工作效率。不仅如此，它还会造成电机速度持续加快，陷入失控状态。为了避免上述情况，我们在计算"弱化磁场"的基础上，追加了控制转矩电流，研究制定出了独有的电流矢量控制的计算方法。

对比原有产品，新产品在高速区域也可以旋转

通过上述方法，艾斯湃纳实现了独有的步进电机。该产品利用编码器形成闭环，停转精度高，而且在反向电压大幅超过电机驱动电压的范围内，也可以高速旋转。

采用本次开发的步进电机，可以在高速旋转的同时，准确控制位置，非常有助于削减制造工艺的浪费、缩短生产节拍。

步进电机原本就可以通过低电量，产生与伺服电机同等的转矩。而且，步进电机由于磁极精细，所以定位点多。因此，发挥其体积小（节省空间）、高效（节电）、低振动的特点，不仅可以用于制造设备，还可以用于此前未使用步进电机的产品。例如：将其用于照相机驱动，可以降低图像抖动；用于轻小型搬运，可以减少振动对搬运物的影响。

艾斯湃纳未来还计划在步进电机上安装驱动器、控制器的配线及电路等，努力开发出一体化等产品。