ما هو محرك الكأس المجوفة؟ تقنية وتطبيق كأس الكأس المجوفة

Hollow Cup Motor  (Micro Coreless Motor) هو محرك DC خاص. تقليدي يستخدم محرك DC على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي والأجهزة المنزلية والنقل وغيرها من الحقول ، المكونة من جزأين أساسيين من الجزء الثابت والدوار ، ويسمى الجزء الثابت من محرك DC الثابت ، والدور الرئيسي للثابت هو توليد مجال مغناطيسي ، يتكون من الإطار ، القطب المغناطيسي الرئيسي ، القطب العكسي ، والتحرير ، والفرشاة. تشمل مواد المغناطيس الثابت الشائعة الاستخدام NDFEB ، الكوبالت الساماريوم ، الكوبالت النيكل الألمنيوم والفريت. يسمى الجزء الذي يدور أثناء التشغيل الدوار ، ودوره الرئيسي هو إنتاج عزم الدوران الكهرومغناطيسي وقوة الدعاوى الكهرومتر المستحثة ، والتي هي محور محرك DC لتحويل الطاقة ، لذلك يطلق عليه عادة التسليح ، والذي يتكون من عمود الدوران ، ولعود التسليح ، وملحم الذراع ، وملعب ومروحة.

يخترق محرك الكأس المجوف من خلال الشكل الهيكلي لمحرك DC التقليدي في الهيكل ، باستخدام دوار بدون نواة ، ولفه هو لفائف كوب مجوفة ، مماثلة في شكل كوب مائي ، لذلك يطلق عليه 'محرك كوب هولو '. ينتمي محرك كوب جوفاء إلى العاصمة ، المغناطيس الدائم ، محرك سيرفو. هذا الهيكل الدوار الجديد يجعل محرك الكأس المجوفة له الخصائص الممتازة التالية: ① الخصائص الموفرة للطاقة: التصميم الخالي من الأساس يزيل تمامًا فقدان الطاقة الناجم عن تكوين التيارات الدوامة في قلب الحديد ، وكفاءة تحويل الطاقة مرتفعة للغاية ، والأقصى قدر من الكفاءة أكثر من 70 ٪ ، ويمكن أن تصل بعض المنتجات إلى أكثر من 90 ٪ (موتور جوهر الحديد عمومًا 70 ٪) ؛ (2) خصائص التحكم: البدء السريع والكبح ، والاستجابة السريعة ، والوقت الميكانيكي ثابت أقل من 28 مللي ثانية ، وبعض المنتجات يمكن أن تصل إلى أقل من 10 مللي ثانية (المحركات الأساسية عمومًا أكثر من 100 مللي ثانية) ؛ يمكن تعديل السرعة بسهولة بحساسية تحت حالة التشغيل عالية السرعة في منطقة التشغيل الموصى بها ؛ (3) خصائص السحب: استقرار التشغيل موثوق للغاية ، فإن تقلب السرعة صغير جدًا ، كمحرك صغير ، يمكن السيطرة على تقلبات السرعة بسهولة في غضون 2 ٪ ؛ ④ الخصائص الخفيفة الوزن: بالمقارنة مع نفس المحرك الأساسي للطاقة ، يتم تقليل وزنه وحجمه بمقدار 1/3-1/2 ، وتحسين كثافة الطاقة بشكل كبير. المؤشر الأساسي لمحرك الكوب المجوف هو كثافة الطاقة ، أي نسبة طاقة الخرج إلى الوزن أو الحجم. يزيل الدوار بدون جوهر حديد تيار الدوامة والتباطري في الطرف الجزيئي ويحسن كفاءة تحويل الطاقة. انخفاض الوزن والحجم في نهاية المقام.

الفرشاة مكون مهم في محرك مصقول ، مسؤول عن إجراء التيار بين الأجزاء الدوارة والأجزاء الثابتة. لأنه مصنوع أكثر من الجرافيت ، ويسمى أيضًا فرشاة الكربون. في محرك التيار المستمر العادي ، من أجل الحفاظ على الدوار الدوار ، يجب تغيير اتجاه تيار الدوار في الوقت الفعلي ، لذلك يجب استخدام فرشاة متنقل وفرشاة الكربون. يلغي المحرك بدون فرش وضع تخفيف الفرشاة الميكانيكية ، لذلك يجب اكتشاف موضع الدوار لإكمال التخفيف الإلكتروني. هناك طريقتان شائعتان للحصول على معلومات موضع الدوار: (1) وضع التحكم بدون مستشعر ، عند تشغيل المحرك ، يتم تحديد موضع الدوار بواسطة المتغير القابل للقياس مرة أخرى بواسطة المحرك ؛ وضع التحكم في مستشعر الموضع ، يتم اكتشاف موضع دوار المحرك مباشرة بواسطة مستشعر الموضع داخل المحرك. أجهزة استشعار الموضع الشائعة الاستخدام هي أجهزة استشعار القاعة ، وعمليات الترميز الكهروضوئية ، والمحولات الدوارة وما إلى ذلك. دقة الكشف عن مستشعر القاعة ليست عالية ، ولكن السعر منخفض ؛ يكون الكشف عن موضع المحول الكهروضوئي والكشف عن موضع المحول الدوار دقيقًا والخطأ صغير ، ويستخدم عمومًا لأنظمة التحكم عالية الأداء ، مثل التحكم في اتجاه المجال المغناطيسي والتحكم المباشر في عزم الدوران.

يمكن تقسيم محرك كوب جوفاء وفقًا لهيكله إلى فرشاة ونوعين بدون فرش. ① محرك كوب مجوف مصقول (يُعرف أيضًا باسم محرك DC المصنوع من ذلك ، الدوار بدون جوهر حديدي): استخدام خلاف الفرشاة الميكانيكية ، بشكل عام بواسطة القشرة ، الجزء الداخلي للمواد المغناطيسية الناعمة ، الجزء الثابت المغناطيسي الدائم ، تركيبة تسليح دوار كوب جوفاء. عندما يتم تنشيط محرك فرشاة الكوب المجوف ، واللف ، يولد عزم الدوران ، يبدأ الدوار في الدوران ، إذا تحول الدوار إلى زاوية معينة ، فإن الفرشاة تستخدم الهروب الميكانيكي لتغيير اتجاه التيار ، بحيث يكون اتجاه عزم الدوران الإخراج غير متغير ، يستمر الدوار في الدوران. نظرًا لأن محرك فرشاة الكأس المجوفة يستخدم تخفيف الفرشاة ، فهناك احتكاك نسبي معين أثناء تشغيل المحرك ، والذي سيؤدي إلى وجود ضوضاء ، وشرارة كهربائية ، وتقليل عمر خدمة المحرك. بشكل عام يشير محرك كوب مجوف 'بشكل عام إلى فرشاة المحرك ؛ ② محرك كوب مجوف بدون فرش (يُعرف أيضًا باسم محرك DC بدون فرش ، الجزء الثابت بدون جوهر حديدي): استخدام التخفيف الإلكتروني ، بشكل عام عن طريق القشرة ، والمواد المغناطيسية الناعمة ، والمواد العازلة ، ومركبة الكأس المجوفة المؤلفة من الجزء الثابت والفولاذ المغناطيسي الدائم. يربط محرك Hollow Cup بدون فرش من اللفات المختلفة بالدائرة من خلال التحكم في تشغيل المكونات الإلكترونية لتحقيق تأثير الانعكاس. يجعل وضع التخفيف هذا المحرك المجوف الكأس بدون فرش له خصائص الكفاءة العالية ، وتقلب عزم الدوران الصغير ، وحياة الخدمة العالية ، والهيكل المدمج ، وسهولة الصيانة وما إلى ذلك.

1.2. الحاجز الأساسي: عملية اللف

تدفق عملية محرك الكأس المجوف معقد ، وصعوبة المعالجة أكثر بكثير من تلك الخاصة بالمحرك المرتقب العادي. أخذ محرك DC بدون انقطاع لتكنولوجيا Dingzhi (أي منتجاتها الحركية الكأس المجوفة) كمثال ، من لف الملف الأمامي ، والمحمل الأوسط ، والملابين ، وحلقة الدعم ، وتركيب الأجزاء الأساسية الأخرى ، إلى تركيب الغطاء الخلفي وخط اللحام لوحات الدوائر ، وما إلى ذلك ، والتي تضم ما يقرب من 30 عملية ، والتعقيد أكثر من مجرد محركات Slot -DC المعدلة. يجب أن يمر إنتاج الملف من خلال عملية الأسلاك الموسمية - متعرجة - تشكيل التدفئة - تجريد الأسلاك ، وتوصيل السلك الشائع - تثبيت الملف وما إلى ذلك.

من بينها ، تصنيع الملف هو واحد من العمليات الأساسية لمحرك الكأس المجوفة. تتكون اللفات الداعمة ذاتية الدعم من ما يسمى الأسلاك الموسمية ، وهو سلك نحاسي معزول مع طبقة من الطلاء من الخارج. في عملية التصنيع ، يتم دمج طلاء الأسلاك المجاورة معًا عن طريق الضغط على الضغط ودرجة الحرارة. يمكن أن يؤدي الترابط المناسب (الشريط أو الألياف الزجاجية) إلى تحسين قوة استقرار اللف والتشكيل ، وهو أمر مهم بشكل خاص في ظل الأحمال الحالية العالية.

تنقسم تقنية إنتاج لفائف كأس المجوفة بشكل أساسي إلى ثلاث فئات وفقًا لطريقة تشكيل الملف: 1) لف اليدوي. من خلال سلسلة من العمليات المعقدة ، بما في ذلك إدخال الدبوس ، واللف اليدوي ، والأسلاك اليدوية وغيرها من الخطوات لإنتاجها. 2) تعزيز تكنولوجيا الإنتاج. تقنية الإنتاج المتعرجة هي إنتاج شبه آلي ، ويتم سلك المينا أولاً بشكل متتابع إلى العمود الرئيسي مع مقطع عرضي على شكل الماس ، ويتم إزالته بعد الوصول إلى الطول المطلوب ، ثم يتم تسويته في لوحة سلك ، وأخيراً يتم جرح لوحة السلك في ملف مزور كوب. مع أخذ كوب جوفاء متعرج كمثال ، يمكن تقسيم عملية التصنيع تقريبًا إلى الخطوات التالية: (1) لف لفائف البليت السداسية: يتم تنفيذها على آلة اللف للهتافات المائلة ؛ ② يتم لصق الملف الفارغ السلك مع قطعتين من الشريط الحساس للضغط على شكل ، ويتم تسويته ؛ ③ تسطيح: يتم إدخال لوحة الشكل في الملف الفارغ السلك ، ويتم تسطيح الملف ، ثم يتم إرساله إلى آلة التسطيح للتسطيح وتصبح سلكًا مسطحًا. شكل مع مكشطة الخيزران. قطع الشريط الزائد ، تاركًا عقبة واحدة فقط ، يجب ترك العقبة على الجانب الذي تم رفعه قليلاً من حبلا المسطح ، بحيث يمكن أن تشكل البكرة صفًا ؛ ④ ملف: يتم تغذية الفراغ السلك المسطح في ملف آلة لفائف الكوب المجوفة ، بحيث يتم توصيل الفراغ السلك بالنهاية ، ويتم لصق الشريط على سطح الرأس الفارغ السلكي ليصبح ملف كوب جوفاء ؛ ⑤ طلاء تشكيل الايبوكسي: بعد طلاء لاصق الايبوكسي ، ضعه في الفرن لعلاجه وتشكيله. 3) تقنية إنتاج صب واحد. تقوم آلة متعرجة بترويج سلك المينا إلى المغزل وفقًا للقانون من خلال معدات الأتمتة ، وخلع الملف بعد أن ينطلق إلى كوب ، ويتكون في وقت واحد ، ولا يتطلب عمليات متعددة مثل التدحرج والتسوية ، مع درجة عالية من الأتمتة.

تطورت عملية اللف في الخارج في وقت مبكر ، ودرجة الأتمتة أعلى من المحلية. تتبنى المنزلي بشكل أساسي إنتاج اللف ، والعملية أكثر تعقيدًا ، وكثافة العمالة للعمال كبيرة ، ولا يمكن أن تكمل الملف بقطر الأسلاك السميكة ، ومعدل الخردة مرتفع. تستخدم الدول الأجنبية تقنية إنتاج الجروح لمرة واحدة ، ودرجة عالية من الأتمتة ، وكفاءة الإنتاج العالية ، ونطاق قطر الملف ، وجودة الملف الجيد ، والترتيب الضيق ، وأنواع المحركات ، والأداء الجيد. يمكن تقسيم محرك الكوب المجوف إلى جرح مستقيم وشكل سرج وجرح مائل وفقًا لطريقة اللف. في عام 1958 ، طور الدكتور أولهاابر (فون هابر) من ألمانيا تكنولوجيا لف الملف المائل ، وحصل على تكنولوجيا براءات الاختراع الخاصة بالملفات المائلة لملف دوار كأس هولو كأس في عام 1965. لقد تبرزت ألمانيا وسويسرا واليابان وتطوير موتور الكأس الأخرى في وقت سابق تجربة غنية بالملاحقة. من بين محركات الكأس المجوفة الثلاثة الرائدة في العالم ، يستخدم Swiss Maxon في الغالب شكل الجرح المستقيم وشكل السرج ، ويستخدم Faulhaber و Portescap الألماني في الغالب شكل الجرح المائل. تكون عملية لف الجرح بشكل مستقيم أكثر تعقيدًا ، ويستخدم في الغالب لهياكل متعرج طويل ، وغالبًا ما تكون مصنوعة من متعددة. يمكن أن يقلل شكل السرج من سمك الملف ، ويقلل من فجوة الهواء المغناطيسي بشكل فعال على محرك كثافة الطاقة العالية ، ويزيد من طول قطع المجال المغناطيسي ، ويستفيد بشكل أفضل من المغناطيسية الثابتة ؛ تم تطوير اللفح المائل سابقًا ، متعرجة بسيطة نسبيًا ، وأسلاك ضيقة ، ومناسبة لإنتاج الدُفعات الكبيرة.

اللف هو الحاجز التقني الأساسي لمحرك الكأس المجوفة. ① رابط التصميم: بدأ ثلاث تقنيات رئيسية في الخارج في الستينيات من القرن الماضي ، وبدأ محرك الكأس المجوفة المحلي في وقت متأخر ، وأقل بحثًا ، ونقصًا في مجموعة من التقسيم الفرعي للمواد ، ونوع كوب الدوار لتحسين المحرك ، والافتقار إلى التصميم الأمامي المنهجي ، ونقص المتطلبات المخصصة لتكوين مخطط محرك النظام وتصميم المنتجات ؛ ② رابط المعالجة: بالمقارنة مع المحرك التقليدي بدون فرش ، ومحرك الفرشاة ، ومحرك المؤازرة ، ينتمي هيكل محرك الكوب المجوف إلى بنية الأخدود بدون أسنان ، ولا يوجد أخدود ثابت ، ويتم تعليق جميع الأسلاك المميتة ، ولا يوجد أي دعم داخلي ، وهو أمر صعب للغاية في العملية ، والاحتيال المبكر منخفض. من حيث الدقة المتعرجة ، تكون المتطلبات الدقيقة لمحركات الكأس المجوفة أعلى من تلك الموجودة في المحركات التقليدية. محرك الكوب المجوف نفسه صغير الحجم ، والتسامح مع الخطأ أقل من محركات المغناطيس الدائمة العادية ومحركات السائر ، وتؤثر دقة المعالجة بشكل مباشر على استقرار المجال المغناطيسي. إن اختلاف سمك السلك والمنعطفات المتعرجة يجعل قيمة المقاومة المتعرجة ، والبدء في التيار ، وثابتة السرعة وغيرها من المعلمات الحركية لها اختلافات كبيرة. لهذا السبب ، يحتاج المصنعون المحليون إلى تحسين الدقة والعائد والأتمتة في روابط الإنتاج والمعالجة. بالمقارنة مع الخارج ، فإن الصين أيضًا ضعيفة نسبيًا من حيث المعدات المتعرجة. يمكن تقسيم المعدات المتعرجة إلى معدات تلقائية ودورة غير آلية. بالمقارنة مع الخارج ، فإن درجة أتمتة المعدات المتعرجة في الصين منخفضة نسبيًا. تشمل الشركات الرائدة في العالم للمعدات المتعرجة في العالم Meteor of Switzerland ، Tanaka Seiki Co. ، Ltd. of Japan ، و Hitote Mechanical Engineering Co. ، Ltd. لا تزال المؤسسات المحلية في حالة شاغرة نسبيًا من حيث المعدات ، وتشتري المزيد من معدات اللف اليابانية ، مع أسعار تتراوح بين مئات الآلاف إلى الملايين. تشمل الشركات التمثيلية نسبيًا في الصين تقنية Zhongspecial و Dongguan Taili Electronic Machinery Co. ، Ltd.

1.3 تطبيقات المصب: تحدد خصائص محرك الكأس المجوفة سيناريو تطبيق المصب

ينتمي محرك الكأس المجوفة إلى المحرك الصغير ، وتشبه المواد الخام المنبع للمواد الخام للمحرك الصغير ، بما في ذلك النحاس والصلب والمغناطيسي والمحامل والمواد البلاستيكية ، إلخ. تم استخدام محرك كأس هولو في الأصل في مجال الطيران ، والفضاء الجوي ، والأدوات العسكرية وغيرها من الصناعات ذات الحافة الحوقية ، في السنوات الأخيرة ، توسعت تدريجياً في الصناعات المدنية ، مثل المؤتمرات الطبية.

يتوافق الأداء المختلف لمحرك الكأس المجوفة مع تطبيقه في مجالات مختلفة: 1) خصائص الحجم الصغير والوزن الخفيف والطاقة الكبيرة إلى حجم الحجم تجعلها مناسبة للمناطق ذات المتطلبات العالية للوزن ، مثل أنواع مختلفة من الطائرات ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن أن تقلل من وزن الطائرة ؛ كما أنه يستخدم على نطاق واسع في مختلف المنتجات الإلكترونية للمستهلكين ، مثل فرشاة الأسنان الكهربائية والمراوح الكهربائية المحمولة. 2) خصائص البدء السريع والكبح والاستجابة السريعة للغاية تجعلها مناسبة للمناطق التي تحتاج إلى تحقيق تحكم تلقائي سريع ، مثل تعديل اتجاه الصواريخ مع متطلبات أداء التحكم العالية ، ومتابعة الدافع البصري عالي معدل ، ومعدات حساسة للغاية ، والروبوتات الصناعية ، إلخ.

يقوم Humanoid Robot بفتح محيط أزرق جديد من تطبيقات كأس المجوفة. وفقًا لأحدث تطور لـ Optimus ، وهو روبوت بشري تصدره Tesla ، تتضمن كل يد ست محركات أقراص و 11 درجة من الحرية ، ومحركتان للإبهام وقيادة واحدة لكل من الأصابع الأربعة الأخرى ، ويمكن لليد أن تحمل ما يصل إلى 20 رطلاً. تتكون الوحدة النمطية لمفصل اليد بشكل أساسي من محرك كوب مجوف ، مخفض كوكبي دقيق ، برغي للكرة ومستشعر. يمكّن محرك الكأس المجوفة الإصبع من القدرة على التحرك ، ويمكّن علبة التروس الكوكبية الدقيقة المعالج من الموضع بشكل أكثر دقة واستخدام أكثر مرونة ، ويوفر المشفر ردود فعل عالية الدقة وردود الفعل السريعة لليد ، ويمكّن المستشعر الروبوت من الحصول على وظيفة إدراكية تشبه الإنسان وقدرة التفاعل. وفقًا لـ Musk ، فإن عدد الروبوتات البشرية في المستقبل سيتجاوز عدد البشر ، ومن المتوقع أن يصل إلى مستوى 100 مليار وحدة على المدى الطويل. Hollow Cup Motor هو الحل الفني السائد ليد الروبوت مع اليقين العالي. تستخدم الروبوتات البشرية 6 محركات كأس مجوفة لكل يد ، مع الأخذ في الاعتبار الوضع النهائي ، من المتوقع أن تصل الروبوتات البشرية إلى مستوى مليار وحدة ، إذا كان الإنتاج الضخم للهبوط الروبوتات البشرية ، سيسحب نمو إيرادات المؤسسات المرتبطة بالمحركات.