Mikromotor odkazuje na princip, strukturu, výkon, funkci atd., které se liší od konvenčního motoru a objem a výstupní výkon jsou velmi malé motory. Obecně platí, že vnější průměr mikromotoru není větší než 130 mm a výkon se pohybuje mezi stovkami miliwattů a stovkami wattů. Široce se používá ve vojenském a civilním moderním vybavení a jeho řídicím systému, jako je dělostřelecké řízení, navádění raket, automatické pilotování letadel, CNC obráběcí stroje, ovládání bez člunkového stavu, řízení průmyslových šicích strojů, telemetrie a dálkové ovládání, audio a video zařízení, automatické nástroje a počítačové periferie atd., z nichž všechny používají velké množství mikromotorů.
Dnes jsou v praktických aplikacích mikromotory vyvíjeny od minulosti jednoduchého řízení startování, za účelem poskytování výkonu, až po přesné řízení jeho rychlosti, polohy, točivého momentu atd., zejména v průmyslové automatizaci, kancelářské automatizaci a domácí automatizaci, téměř všechny využívají motorovou techniku, mikroelektronickou technologii a technologii výkonové elektroniky kombinované produkty mechatroniky. Elektronizace je nevyhnutelným trendem ve vývoji mikromotorů.
2 Oblast použití mikromotoru（motor s dutým pohárem )
Moderní technologie mikromotorů integruje řadu špičkových a nových technologií, jako jsou motory, počítače, teorii řízení a nové materiály, a přesouvá se z vojenského a průmyslového do každodenního života. Proto by měl být vývoj technologie mikromotorů přizpůsoben vývojovým potřebám pilířových průmyslových odvětví a odvětví špičkových technologií. Mikromotor se používá hlavně v následujících aspektech:
2.1 Mikro speciální motory pro domácí spotřebiče
Aby bylo možné neustále plnit požadavky uživatelů a přizpůsobovat se potřebám informačního věku, dosáhnout úspory energie, pohodlí, síťování, inteligence a dokonce i síťových domácích spotřebičů (informační domácí spotřebiče), je cyklus výměny domácích spotřebičů velmi rychlý a na podpůrný motor jsou kladeny požadavky na vysokou účinnost, nízkou hlučnost, nízké vibrace, nízkou cenu, nastavitelnou rychlost a inteligenci. Mikromotory pro domácí spotřebiče tvoří 8 % z celkového počtu mikromotorů: včetně klimatizací, praček, ledniček, mikrovlnných trub, elektrických ventilátorů, vysavačů, odvodňovacích strojů atd.
Roční světová poptávka po 450 až 500 milionech jednotek (souprav), takový výkon motoru není velký, ale široký. Trendy vývoje mikromotorů pro domácí spotřebiče jsou: ① bezkomutátorové motory s permanentními magnety postupně nahradí jednofázové asynchronní motory; ② Optimalizace designu, zlepšení kvality a účinnosti produktu; ③ Přijměte novou strukturu a novou technologii ke zlepšení efektivity výroby.
2.2 Mikromotor pro zařízení na zpracování informací
Zařízení pro zpracování informací s mikromotory představovalo 29 %: včetně vstupu informací, ukládání, zpracování, výstupu, vedení a dalších vazeb, včetně komunikačních zařízení. Svět potřebuje 1,5 miliardy (setů) ročně, především stejnosměrné motory s permanentními magnety, bezkomutátorové stejnosměrné motory, krokové motory, mikrosynchronní motory a tak dále. Očekává se, že roční produkce mikropočítačů (PC) ve výši asi 100 milionů jednotek v letech 2000 a 2005 bude 200 milionů jednotek, a to kvůli rostoucí poptávce po klíčových komponentech mikromotorů. Většina z těchto motorů jsou přesné bezkomutátorové motory s permanentními magnety a přesné krokové motory.
Jejich vlastnosti a směry vývoje jsou:
(1) Vysoce investiční produkty Tento typ motoru má velmi vysoké požadavky na stabilitu otáček a házení rotujícího hřídele, takže tento typ motoru je kombinací pokročilé výrobní technologie a nově vznikající technologie výkonové elektroniky high-tech, vysoce investičních produktů, obecně soustředěných v mezinárodním vývoji a výrobě velkých společností.
(2) Miniaturizace a šupinatění Aby byly splněny potřeby miniaturizace a přenositelnosti informačních produktů, jsou kladeny požadavky na miniaturizaci a šupinatost pro jejich podpůrné motory.
(3) Vysoká rychlost S neustálým zlepšováním hustoty úložiště počítačových periferií je požadováno, aby otáčky podpůrného motoru byly vyšší než 8000 ot./min.
2.3 Mikromotor pro automobil
Mikromotory pro automobily představovaly 13 %, včetně startérů, motorů stěračů, motorů pro klimatizaci a chladicích ventilátorů, elektrických rychloměrů, zvedačů oken a motorů zámků dveří. V roce 2000 byla světová výroba automobilů asi 54 milionů, s průměrem 15 motorů na vozidlo, a celosvětově jich bylo potřeba 810 milionů.
Zaměření na vývoj technologie automobilových mikromotorů:
(1) Vysoká účinnost, vysoká síla, úspora energie díky vysokorychlostnímu, vysoce výkonnému výběru magnetického materiálu, vysoce účinným chladicím prostředkům a zlepšení účinnosti regulátoru a dalších opatření ke zlepšení jeho provozní účinnosti.
(2) Inteligentní k dosažení inteligentního motoru a ovladače automobilu, aby auto běželo v nejlepším stavu, aby se dosáhlo minimální spotřeby energie.
2.4 Mikromotor pro audio zařízení
Audio zařízení s mikromotory tvořilo 18 %, včetně gramofonů, rekordérů, VCD a DVD video disků. Celosvětová poptávka je více než 1 miliarda jednotek ročně. V současné době tvoří domácí produkce asi 60%, hlavně tištěný navíjecí motor, navíjecí diskový motor a tak dále.
2.5 Mikromotor pro video zařízení
Video zařízení s mikromotory tvořilo 7 %, včetně kamer, kamer a tak dále. Roční světová poptávka je 350 až 400 milionů kusů (souprav), takové motory jsou přesné, výroba a zpracování je náročné, zvláště po vstupu do digitálu klade motor náročnější požadavky.
2.6 Mikromotor pro průmyslový elektrický pohon a řízení
Tento druh mikromotoru představuje 2 %, včetně CNC obráběcích strojů, manipulátorů, robotů atd. Hlavně pro AC servomotor, výkonný krokový motor, širokorychlostní DC motor, AC bezkomutátorový motor a tak dále. Tento druh motoru má mnoho druhů, vysoké technické požadavky a je to třída motorů s rychlejší domácí poptávkou.
2.7 Speciální mikromotor
Tento typ motoru představuje asi 23 %, včetně leteckých letů, různých letadel, automatizovaných zbraní a vybavení, lékařského vybavení a tak dále. Takovými motory jsou většinou speciální motory nebo nové motory, včetně motorů, které se principem, strukturou a provozním režimem liší od obecného elektromagnetického principu, hlavně nízkorychlostní synchronní motory, harmonické motory, motory s omezeným úhlem, ultrazvukové motory, mikrovlnné motory, kapacitní motory, elektrostatické motory atd. Mezi nimi ultrazvukový motor, mikrovlnný motor, obecný motor, kapacitní motor a provoz elektrostatického motoru se liší svou konstrukcí. Vznik a vývoj těchto motorů úzce souvisí s rozvojem elektronické techniky a řídicí techniky.
3 Micro motor nová technologie produktu
S neustálým pokrokem vědy a techniky a novými požadavky na praktické aplikace se objevila řada mikro-speciálních motorů, které se liší od tradičních elektromagnetických motorů. Přijímají nové designové koncepty, metody, struktury a principy.
3.1 Bezkomutátorový motor s permanentním magnetem
Bezkomutátorový motor je směr vývoje mikromotoru, který se používá v oblasti informací, domácích spotřebičů, zvuku a videa, dopravy a tak dále. S rychlým rozvojem materiálů s permanentními magnety a technologií výkonové elektroniky se výkon stále zlepšuje, cena se stále snižuje, bezkomutátorový motor se bude dále vyvíjet, poptávka bude stále větší, ve srovnání s obecným asynchronním motorem se spotřeba energie nového bezkomutátorového motoru snížila o 30% ~ 35%, aby byly splněny požadavky na vysokou účinnost, úsporu energie, malou, nízkou hmotnost.
Přestože nákladová cena bezkomutátorových motorů je vyšší než u asynchronních motorů, vzhledem k malé spotřebě, vysoké účinnosti a sníženým provozním nákladům je z hlediska úspory energie trendem The Times obliba bezkomutátorových motorů. Největší světové společnosti zahájily tvrdou konkurenci v oblasti bezkomutátorových motorů. Se zlepšením výkonu komponentů a materiálů se proto výrazně zlepší i výkon bezkomutátorových motorů a rychlostní konkurence vývoje technologií bude výraznější.
3.2 Ultrazvukový motor
ultrazvukový motor (ultrazvukový motor, ultrazvukový motor, zkratka USM) je použití inverzního piezoelektrického jevu piezoelektrických materiálů, takže elastické těleso (stator) v pásmu ultrazvukové frekvence vytváří mikroskopické mechanické vibrace (frekvence vibrací nad 20 kHz), prostřednictvím tření mezi statorem a rotorem (nebo pohyblivé), jednosměrné nebo makroskopické přímé mikroskopické vibrace do statoru (neboli lineární pohyb). Rozbíjí koncept tradičního motoru, že rychlost a točivý moment jsou získávány elektromagnetickým efektem, a je další pozoruhodnou novou technologií ve vývoji technologie mikromotorů.
Ve srovnání s tradičním motorem má ultrazvukový motor řadu výhod: (1) jednoduchá konstrukce, skládá se ze dvou základních součástí: vibračních částí a pohyblivých částí; (2) točivý moment jednotky objemu je velký, což je 10krát větší než u tradičního motoru stejného objemu; (3) Výkon při nízkých otáčkách je dobrý, rychlost lze nastavit na nulu, může přímo vydávat velký točivý moment při nízké rychlosti; (4) Velký brzdný moment, není nutná žádná další brzda; (5) Malá mechanická časová konstanta, dobrý rychlý výkon; (6) Žádná magnetická a elektrická pole, žádné elektromagnetické rušení a elektromagnetický šum.
V současné době má mnoho společností v některých cizích zemích, jako je Japonsko, komerční praktické využití. Nové produkty ultrazvukových motorů od Canon, Panasonic, Hitachi a dalších společností byly použity v pokročilých fotoaparátech, videokamerách a optických přístrojích. Směrem vývoje technologie ultrazvukových motorů je další zlepšování účinnosti.
Ultrazvukový motor přijímá nový princip a strukturu, nepotřebuje magnety a cívky, ale využívá inverzní piezoelektrický efekt piezoelektrických materiálů a ultrazvukové vibrace k přímému získání pohybu a síly (momentu). Rozbíjí koncepci motoru, že otáčky a točivý moment jsou dosud získávány elektromagnetickým efektem, a je to high-tech technologie v popředí současné světové vědy. Díky ultrazvuku má motor mnoho vlastností, které elektromagnetický motor nemá, ačkoli jeho vynález a vývoj je pouze 20 let historie, ale v letectví, robotice, automobilech, přesném polohování, lékařském vybavení, mikrostrojích a dalších oborech se úspěšně uplatňuje.
3.3 Vysokorychlostní dynamický tlakový ložiskový motor
S vývojem informačních produktů ve směru vysoké účinnosti, vysoké hustoty a mikrotenkého má přesný bezkomutátorový motor s permanentními magnety, který jej podporuje, rychlost až 8000 ~ 50000 ot / min. Ložiska vysokootáčkových motorů také nahradí tradiční kluzná ložiska dynamickými tlakovými ložisky, aby se překonalo mnoho technických problémů způsobených vysokou rychlostí. Ve srovnání s kuličkovým ložiskem a kluzným ložiskem má dynamické tlakové ložisko mnoho výhod. Může zabránit nepravidelnému výkyvu hřídele, zlepšit odolnost proti nárazu, dlouhou životnost, nízkou hlučnost a tak dále.
Motor s dynamickým tlakovým ložiskem má dva typy kapaliny a vzduchu, obecná rychlost je nízká s ložiskem dynamického tlaku kapaliny, vysoká rychlost s ložiskem dynamického tlaku vzduchu. Přestože stále existují některé technické problémy, které je třeba dále řešit, směr vývoje vysokorychlostních motorů s dynamickým tlakovým ložiskem byl obecně potvrzen.
3.4 Lineární motor
S rychlým rozvojem technologie automatického řízení jsou požadavky na přesnost polohování různých automatických řídicích systémů stále vyšší a vyšší a tradiční rotační motor spojený se sadou transformačního mechanismu složeného z lineárních pohybových zařízení nemůže splnit požadavky na přesnost, přímý lineární pohon je jedním z obsahu výzkumu moderní technologie servopohonů, lineární motor je jednou z klíčových technologií. Oblast použití lineárního motoru je také široká, v případě potřeby lineárního pohybu zařízení bude použití lineárního motoru s přímým pohonem lepší než rotační motor. Přesnost řízení lze zlepšit, protože je vynechán mechanismus transformace pohybu.
3,5 Supermicro motor
Technologie mikromotorů je nový high-tech obor technologie mikroelektromechanických systémů (MEMS) vyvinutý v posledních 20 letech, který se vyznačuje technologií mikroobrábění na bázi polovodičového materiálu křemíku, používaným k výrobě zařízení s funkcí přeměny energie a přenosu v rozsahu velikostí od milimetru do mikronu. Vznik technologie MEMS učinil revoluční skok v tradiční technologii mechanické výroby.
Ultramikromotor má elektrostatický princip ultramikromotoru a elektromagnetického ultramikromotoru, protože elektromagnetický ultramikromotor je větší než točivý moment elektrostatického ultramikromotoru, vysoká účinnost konverze, dlouhá životnost, byl použit v mnoha oblastech, jako jsou endoskopy, mikroroboty a tak dále. V současné době investovaly Spojené státy, Japonsko, Rusko, Německo a další země mnoho pracovních sil, materiálů a finančních zdrojů do provádění výzkumu a aplikace této technologie a dosáhly velkého pokroku a některé dosáhly praktického využití. Například japonská společnost Toshiba vyvinula hmotnost 40 mg, rychlost 60 ~ 1000 ot/min, napětí 1,7 V, průměr pouhých 0,8 mm v nejmenším mikromotoru na světě, jako je Shanghai Jiao Tong University, také vyvíjí mikromotor o průměru 1 mm. Dá se očekávat, že s rozvojem a aplikací technologie nanovýroby dojde také k velkému rozvoji supermikromotorů, takže budou mít více aplikačních oblastí.
3.6 Molekulární motor
Objevily se s vývojem MEMS, nanoelektrického systému (na2noelektromechanické systémy, NEMS), velikosti prvků mohou být od několika stovek do několika nanometrů, z nichž některé mají důležité potenciální aplikace v biomedicínské oblasti. RickyK. Soong a kol. z Cornell University ve Spojených státech integroval jediný biomolekulární motor s anorganickým systémem v nanoměřítku a vytvořil tak hybridní nanomechanické zařízení poháněné molekulárním motorem. Hydrolýzou ATP (adenosintrifosfátu) v aktivním systému je biomolekulární (méně než 8nm v průměru a 14nm na délku) motor schopen generovat maximální točivý moment 80 až 100pN·nm, kompatibilní s velikostí a mechanickými konstantami nanomechanických struktur, které lze dnes vyrobit. Očekává se, že tato nová technologie bude hrát roli při čištění krevních cév.
4 trend vývoje mikromotorů
Udržitelný rozvoj světové ekonomiky stojí po vstupu do 21. století před dva klíčové problémy ———— energetika a ochrana životního prostředí, na jedné straně pokrok lidské společnosti, lidé mají stále vyšší požadavky na kvalitu života a povědomí o ochraně životního prostředí je čím dál tím silnější, protože mikromotor se používá nejen v průmyslových a těžařských podnicích, ale také v komerčním a servisním průmyslu, zejména čím dál tím více výrobků ohrožuje osobní bezpečnost, takže se dostává do rodiny; Vibrace, hluk a elektromagnetické rušení motoru se stanou veřejným rizikem znečištění životního prostředí. Účinnost motoru přímo souvisí se spotřebou energie a emisemi škodlivých plynů, takže mezinárodní požadavky na tyto technické ukazatele jsou stále přísnější, přitahují pozornost automobilového průmyslu doma i v zahraničí, od konstrukce motoru, procesu, materiálů, elektronických součástek, řídicích linek a elektromagnetického designu a dalších aspektů výzkumu úspory energie, mikromotoru nové kolo produktů na základě vynikajícího technického výkonu, na druhé straně bude prosazovat takové relevantní mezinárodní normy, jako je ochrana motoru a ochrana životního prostředí. lisování, design vinutí, zlepšení ventilační struktury a magnetické materiály s nízkou ztrátou a vysokou permeabilitou, materiály s permanentními magnety vzácných zemin, technologie snižování hluku a vibrací, technologie výkonové elektroniky, řídicí technologie, technologie snižující elektromagnetické rušení a další aplikační výzkum.
Za předpokladu zrychlení trendu ekonomické globalizace věnují země více pozornosti dvěma hlavním otázkám úspory energie a ochrany životního prostředí, posilují mezinárodní technické výměny a spolupráci a zrychlují tempo technologických inovací, vývojový trend technologie mikromotorů je: (1) přijímat špičkovou a novou technologii a vyvíjet se směrem k elektronice; (2) Vysoká účinnost, úspora energie a zelený rozvoj; (3) k vysoké spolehlivosti, rozvoji elektromagnetické kompatibility; (4) Nízká hlučnost, nízké vibrace, nízké náklady, cenový vývoj; (5) Specializovaný, diverzifikovaný, inteligentní rozvoj.
Kromě toho je mikromotor modularizační, kombinovaný, inteligentní mechatronický směr a bezkartáčový, žádné železné jádro, směr permanentní magnetizace, zvláště pozoruhodné je, že s aplikací mikromotoru se mění prostředí, tradiční elektromagnetický princip motoru nemůže být plně uspokojen. S novými úspěchy příbuzných oborů, včetně nových principů a nových materiálů, se vývoj mikro-speciálních motorů s neelektromagnetickými principy stal důležitým směrem vývoje motorů.
