Hulkopmotor (mikrokerneløs motor) er en speciel jævnstrømsmotor. Traditionel DC-motor er meget udbredt i industriel produktion, husholdningsapparater, transport og andre områder, sammensat af to kernedele af statoren og rotoren, den stationære del af DC-motoren kaldes statoren, statorens hovedrolle er at generere et magnetfelt, der består af rammen, hovedmagnetisk pol, vendepol, endehætte, leje og børsteenhed. Almindeligt anvendte statormagnetmaterialer omfatter Ndfeb, Samarium-kobolt, aluminium-nikkel-kobolt og ferrit. Den del, der roterer under drift, kaldes rotoren, og dens hovedrolle er at producere elektromagnetisk drejningsmoment og induceret elektromotorisk kraft, som er navet i DC-motoren til energiomdannelse, så det kaldes normalt ankeret, som er sammensat af roterende aksel, ankerkerne, ankervikling, kommutator og ventilator.
Den hule kopmotor bryder gennem den strukturelle form af den traditionelle jævnstrømsmotor i strukturen ved hjælp af en rotor uden kerne, og dens ankervikling er en hul kopspole, der i form ligner en vandkop, så den kaldes 'hul kopmotor'. Hulkopmotor tilhører DC, permanent magnet, servo mikromotor. Denne nye rotorstruktur gør, at hulkopmotoren har følgende fremragende egenskaber: ① Energibesparende egenskaber: kernefrit design eliminerer fuldstændigt effekttabet forårsaget af dannelsen af hvirvelstrømme i jernkernen, og energikonverteringseffektiviteten er meget høj, den maksimale effektivitet er generelt mere end 70%, og nogle produkter kan generelt nå mere end 90% motorer (iron); (2) Kontrolkarakteristika: hurtig start og bremsning, hurtig reaktion, mekanisk tidskonstant mindre end 28 millisekunder, nogle produkter kan nå mindre end 10 millisekunder (kernemotorer er generelt mere end 100 millisekunder); Hastigheden kan let justeres følsomt under højhastighedsdriftstilstanden i det anbefalede betjeningsområde; (3) Trækegenskaber: Driftsstabiliteten er meget pålidelig, hastighedsudsvinget er meget lille, som en mikromotor kan dens hastighedsudsving let kontrolleres inden for 2%; ④ Letvægtsegenskaber: Sammenlignet med den samme kraftkernemotor reduceres dens vægt og volumen med 1/3-1/2, og energitætheden er væsentligt forbedret. Kerneindikatoren for den hule kopmotor er effekttætheden, det vil sige forholdet mellem udgangseffekten og vægten eller volumen. Rotoren uden jernkerne eliminerer hvirvelstrøm og hysteresetab i den molekylære ende og forbedrer energiomdannelseseffektiviteten. Reduceret vægt og volumen i nævnerens ende.
Børsten er en vigtig komponent i børstet motor , ansvarlig for at lede strømmen mellem de roterende dele og de stationære dele. Fordi den er mere lavet af grafit, kaldes den også kulbørste. I den almindelige jævnstrømsmotor skal rotorens strømretning ændres i realtid for at holde rotoren roterende, så kommutatoren og kulbørsten skal bruges. Den børsteløse motor annullerer den mekaniske børstekommuteringstilstand, så rotorpositionen skal detekteres for at fuldføre den elektroniske kommutering. Der er to almindelige måder at opnå information om rotorpositionen på: (1) sensorløs kontroltilstand, når motoren kører, bestemmes rotorpositionen af den målbare variabel, der tilbageføres af motoren; Positionssensorens kontroltilstand, motorrotorens position registreres direkte af positionssensoren inde i motoren. De almindeligt anvendte positionssensorer er Hall-sensorer, fotoelektriske indkodere, roterende transformere og så videre. Hall-sensordetektionsnøjagtigheden er ikke høj, men prisen er lav; Den fotoelektriske koder og roterende transformatorpositionsdetektering er nøjagtig, og fejlen er lille, og de bruges generelt til højtydende kontrolsystemer, såsom magnetfeltorienteringskontrol og direkte drejningsmomentkontrol.
Hul kop motor i henhold til dens struktur kan opdeles i børste og børsteløs to slags. ① Børstet hul kopmotor (også kendt som DC børstet kerneløs motor, rotor uden jernkerne): Brugen af mekanisk børstekommutator, generelt af skallen, blødt magnetisk materiale indre stator, permanent magnet stator, hul kop rotor ankersammensætning. Når den hule kop børstemotor er aktiveret, har viklingen strøm igennem, hvilket genererer drejningsmoment, rotoren begynder at rotere, hvis rotoren drejer til en bestemt vinkel, bruger børsten den mekaniske kommutator til at ændre strømmens retning, så udgangsmomentretningen er uændret, rotoren fortsætter med at rotere. Fordi den hule kop børstemotor bruger børstekommuteringen, er der en vis relativ friktion under driften af motoren, hvilket vil producere støj, elektrisk gnist og reducere motorens levetid. Generelt indenlandsk 'hulkopmotor' refererer generelt til børstemotor; ② børsteløs hul kopmotor (også kendt som DC børsteløs slidsløs motor, stator uden jernkerne): Brugen af elektronisk kommutering, generelt ved hjælp af skallen, bløde magnetiske materialer, isoleringsmaterialer og hul koparmatur sammensat af statoren og permanent magnetisk stålrotor. Den børsteløse motor med hule kop forbinder forskellige viklinger til kredsløbet ved at styre tænd-sluk af elektroniske komponenter for at opnå effekten af at vende. Denne kommuteringstilstand gør, at den børsteløse motor med hule kop har karakteristika af høj effektivitet, små drejningsmomentudsving, høj levetid, kompakt struktur, nem vedligeholdelse og så videre.
1.2. Kernebarriere: viklingsproces
Processtrømmen af hulkopmotor er kompleks, og bearbejdningsvanskeligheden er langt mere end for en almindelig DC-slidsmotor. Tager man Dingzhi-teknologiens DC-spalteløse motor (det vil sige dens hulkop-motorprodukter) som et eksempel, fra frontspoleviklingen, midterlejet, dornen, støtteringen og installation af andre kernedele til installationen af bagdækslet og kredsløbssvejselinjen osv., der involverer næsten 30 processer, er kompleksiteten langt mere end almindelige DC-slidsede motorer. Spoleproduktion skal gennemgå processen med emaljeret ledning - vikling - varmeformning - ledningsstripping, tilslutning af den fælles ledning - spoleinstallation og så videre.
Blandt dem er fremstilling af spole en af kerneprocesserne for hulkopmotorer. Kerneløse selvbærende viklinger er lavet af såkaldt emaljeret tråd, som er en isoleret kobbertråd med et lag maling på ydersiden. I fremstillingsprocessen smeltes malingen af tilstødende ledninger sammen ved at påføre tryk og temperatur. Korrekt limning (tape eller glasfiber) kan yderligere forbedre styrken og formstabiliteten af viklingen, hvilket er særligt vigtigt under høje strømbelastninger.
Produktionsteknologien for motorspolen med hul kop er hovedsageligt opdelt i tre kategorier i henhold til formningsmetoden for spolen: 1) manuel vikling. Gennem en række komplekse processer, herunder pin indsættelse, manuel vikling, manuel ledninger og andre trin til at producere. 2) Vikle produktionsteknologi. Vikleproduktionsteknologien er semi-automatisk produktion, den emaljerede ledning vikles først sekventielt til hovedakslen med et diamantformet tværsnit, og den fjernes efter at have nået den nødvendige længde og derefter fladt ind i en trådplade, og til sidst vikles trådpladen ind i en kopformet spole. Tager man en opviklings hul kop som et eksempel, kan fremstillingsprocessen groft opdeles i følgende trin: (1) Opvikling af sekskantet trådstangspole: den udføres på den skrå opviklingsgruppeviklingsmaskine; ② Trådemnespolen er klistret med to stykker formet trykfølsom tape, der fjernes fra formen for at blive flad; ③ Udfladning: Formpladen indsættes i trådemne-spolen, og spolen bliver fladtrykt og derefter sendt til udfladningsmaskinen for at fladte og blive et fladtrådemne. Form med en bambusskraber. Skær det overskydende tape af, og lad kun et træk tilbage, koblingen skal efterlades på den let hævede side af den flade streng, så spolen kan danne en række; ④ Spole: det flade trådemne føres ind i spolen på den hule kopspolemaskine, så trådemnet er forbundet til enden, og båndet klistres på overfladen af trådemnets hoved for at blive til den hule kopspole; ⑤ Belægning af epoxyformning: Efter belægning af epoxyklæbemiddel sættes det i ovnen til hærdning og formning. 3) En støbningsproduktionsteknologi. Viklemaskinen vikler en emaljeret ledning til en spindel i henhold til loven gennem automatiseringsudstyret og tager spolen af efter vikling til en kop, der dannes ad gangen, og kræver ikke flere processer såsom rulning og fladning, med en høj grad af automatisering.
Oversøiske viklingsproces udviklet tidligt, graden af automatisering er højere end indenlandsk. Den indenlandske hovedsagelig vedtager viklingsproduktion, processen er mere kompliceret, arbejdsintensiteten for arbejdere er stor, kan ikke fuldføre spolen med tykkere tråddiameter, og skrothastigheden er høj. Udenlandske lande bruger hovedsageligt engangsproduktionsteknologi, høj grad af automatisering, høj produktionseffektivitet, spolediameterområde, god spolekvalitet, stramt arrangement, motortyper, god ydeevne. Den hule kopmotor kan opdeles i lige viklet, sadelform og skrå viklet i henhold til viklingsmetoden. I 1958 udviklede Dr.FF aulhaber (von Haber) i Tyskland den skrå viklingsspole viklingsteknologi, og opnåede patentteknologien for den skrå vikling af rotorspolen af den hule kopmotor i 1965. Tyskland, Schweiz, Japan og andre hule kopmotorudvikling tidligere, i viklingsprocessen har akkumuleret rig erfaring. Blandt de tre førende hulkopmotorer i verden bruger schweiziske Maxon for det meste lige sårform og sadelform, og tyske Faulhaber og schweiziske Portescap bruger for det meste skrå sårform. Processen med lige vikling er mere kompliceret, og den bruges mest til lange viklingsstrukturer, ofte lavet af flere viklinger. Sadelform kan reducere spolens tykkelse, reducere magnetisk luftgab effektivt på motor med høj effekttæthed, øge længden af det skærende magnetiske felt og gøre bedre brug af statormagnetisme; Skrå vikling udviklet tidligere, relativt enkel vikling, tætte ledninger, velegnet til store batch produktion.
Opvikling er den centrale tekniske barriere for hulkopmotor. ① Designlink: oversøiske tre hovedteknologier opstod i 1960'erne, den indenlandske hulkopmotor startede sent, mindre forskning, mangel på kombination af materialeopdelingskvalitet, rotorkoptype for at optimere motoren, mangel på systematisk fremadrettet design, mangel på tilpassede krav til systemdrevskemakonfiguration og produktdesignevner; ② Behandlingslink: Sammenlignet med den traditionelle børsteløse motor, børstemotor, servomotor, hører strukturen af den hule kopmotor til den tandløse rillestruktur, der er ingen fast rille, al emaljeret ledning er ophængt vikling, der er ingen intern støtte, det er meget vanskeligt i processen, og det tidlige udbytte er lavt. Med hensyn til viklingsnøjagtighed er præcisionskravene for hulkopmotorer højere end for traditionelle motorer. Selve hulkopmotoren er lille i størrelse, og tolerancen for fejl er lavere end for almindelige permanentmagnetmotorer og stepmotorer, og behandlingsnøjagtigheden påvirker direkte magnetfeltets stabilitet. Forskellen i trådtykkelse og viklingsdrejninger gør, at viklingsmodstandsværdien, startstrøm, hastighedskonstant og andre motorparametre har store forskelle. På grund af dette er indenlandske producenter nødt til at forbedre præcisionen, udbyttet og automatiseringen i produktions- og forarbejdningsforbindelserne. Sammenlignet med udlandet er Kina også relativt svagt med hensyn til opviklingsudstyr. Vikleudstyr kan opdeles i automatisk og manuelt ikke-automatisk udstyr. Sammenlignet med udlandet er graden af automatisering af viklingsudstyr i Kina relativt lav. Verdens førende producenter af opviklingsudstyr omfatter Meteor fra Schweiz, Tanaka Seiki Co., Ltd. i Japan og Hitote Mechanical Engineering Co., LTD. Indenlandske virksomheder er stadig i en relativt ledig tilstand med hensyn til udstyr, og de køber mere japansk opviklingsudstyr med priser, der spænder fra hundredtusindvis til millioner. De relativt repræsentative virksomheder i Kina omfatter Zhongspecial Technology, Dongguan Taili Electronic Machinery Co., LTD., Qinlian Technology, Kunshan Cook og så videre.
1.3 Nedstrøms applikationer: Karakteristikaene af hulkopmotoren bestemmer downstream applikationsscenariet
Den hule kopmotor tilhører mikromotoren, og opstrømsråmaterialerne ligner mikromotorens råmaterialer, herunder kobber, stål, magnetisk stål, lejer, plast osv. Hulkopmotoren blev oprindeligt brugt i luftfart, rumfart, militær og andre banebrydende industrier, i de senere år har dens anvendelse gradvist ekspanderet til civile, medicinske apparater, industriværktøjer, andre industrielle apparater, industriværktøjer og andre industrielle redskaber scenarier.
De forskellige ydelser af hulkopmotoren svarer til dens anvendelse på forskellige områder: 1) egenskaberne ved lille størrelse, let vægt og stort kraft/volumenforhold gør den velegnet til områder med høje vægtkrav, såsom forskellige typer fly osv., som kan minimere flyets vægt; Det er også meget udbredt i forskellige elektroniske forbrugerprodukter, såsom elektriske tandbørster og bærbare elektriske ventilatorer. 2) Karakteristikaene ved hurtig start og bremsning og ekstrem hurtig reaktion gør den velegnet til områder, der har behov for at opnå hurtig automatisk kontrol, såsom missilretningsjustering med høje kontrolydelseskrav, højhastighedsopfølgning på optisk drev, højfølsomt udstyr, industrirobotter osv. 3) Karakteristikaene ved høj energikonverteringseffektivitet og lang driftstid gør den velegnet til alle slags felter og batterilevetid, såsom portudstyr, batterilevetid og energibesparende udstyr.
Humanoid robot åbner et nyt blåt hav af hulkopmotorapplikationer. Ifølge den seneste udvikling af Optimus, en humanoid robot udgivet af Tesla, inkluderer hver hånd seks drev og 11 frihedsgrader, to drev til tommelfingeren og et drev til hver af de andre fire fingre, og hånden kan bære op til 20 pund. Håndledsmodulet er hovedsageligt sammensat af hulkopmotor, præcisionsplanetreduktion, kugleskrue og sensor. Den hule kopmotor gør det muligt for fingeren at have evnen til at bevæge sig, den præcise planetgearkasse gør det muligt for manipulatoren at positionere mere præcist og bruge mere fleksibel, koderen giver højpræcisions positionsfeedback og hastighedsfeedback af hånden, og sensoren gør det muligt for robotten at have menneskelignende perceptuel funktion og reaktionsevne. Ifølge Musk vil antallet af humanoide robotter i fremtiden overstige antallet af mennesker, og det forventes at nå niveauet på 100 milliarder enheder på længere sigt. Hulkopmotor er den almindelige tekniske løsning af robothånd med høj sikkerhed. Humanoide robotter bruger 6 hulkopmotorer per hånd, i betragtning af slutsituationen forventes humanoide robotter at nå niveauet på en milliard enheder, hvis masseproduktionen af humanoide robotter lander, vil trække hulkopmotorrelaterede virksomheders omsætningsvækst.
