Mikromotor refererer til princippet, struktur, ydeevne, funktion og så videre er forskellige fra den konventionelle motor, og volumen og udgangseffekt er meget lille motor. Generelt er mikromotorens ydre diameter ikke større end 130 mm, og effekten er mellem hundredvis af milliwatt og hundredvis af watt. Det er blevet meget brugt i militært og civilt moderne udstyr og dets kontrolsystem, såsom artillerikontrol, missilstyring, automatisk pilotering af fly, CNC-værktøjsmaskiner, skyttefri vævestyring, industriel symaskinekontrol, telemetri og fjernbetjening, lyd- og videoudstyr, automatiske instrumenter og computerudstyr osv., som alle bruger et stort antal mikromotorer.
I dag, i praktiske applikationer, er mikromotorer blevet udviklet fra fortidens simple startkontrol, formålet med at levere strøm, til den præcise kontrol af dens hastighed, position, drejningsmoment osv., især inden for industriel automation, kontorautomation og hjemmeautomation, næsten alle bruger motorteknologi, mikroelektronikteknologi og kraftelektronikteknologi kombinerede mekatronikprodukter. Elektronisering er en uundgåelig tendens i udviklingen af mikromotorer.
2 Anvendelsesområde for mikromotor（hul kop motor )
Moderne mikromotorteknologi integrerer en række høje og nye teknologier såsom motorer, computere, kontrolteori og nye materialer, og bevæger sig fra militær og industri til dagliglivet. Derfor bør udviklingen af mikromotorteknologi tilpasses udviklingsbehovene i søjleindustrier og højteknologiske industrier. Mikromotor bruges hovedsageligt i følgende aspekter:
2.1 Mikro specialmotorer til husholdningsapparater
For løbende at imødekomme brugernes krav og tilpasse sig informationsalderens behov, for at opnå energibesparelse, komfort, netværk, intelligens og endda netværksapparater til hjemmet (informationshusholdningsapparater), er udskiftningscyklussen for husholdningsapparater meget hurtig, og kravene til høj effektivitet, lav støj, lav vibration, lav pris, justerbar hastighed og intelligens er fremsat for den understøttende motor. Mikromotorer til husholdningsapparater står for 8 % af det samlede antal mikromotorer: inklusive klimaanlæg, vaskemaskiner, køleskabe, mikrobølgeovne, elektriske ventilatorer, støvsugere, afvandingsmaskiner mv.
Verdens årlige efterspørgsel efter 450 til 500 millioner enheder (sæt), sådan motorkraft er ikke stor, men en bred vifte. Udviklingstendenserne for mikromotorer til husholdningsapparater er: ① børsteløse permanentmagneter vil gradvist erstatte enfasede asynkronmotorer; ② Optimer design, forbedre produktkvalitet og effektivitet; ③ Vedtag ny struktur og ny teknologi for at forbedre produktionseffektiviteten.
2.2 Mikromotor til informationsbehandlingsudstyr
Informationsbehandlingsudstyr med mikromotorer tegnede sig for 29 %: inklusive informationsinput, lagring, behandling, output, ledning og andre links, herunder kommunikationsudstyr. Verden har brug for 1,5 milliarder (sæt) om året, hovedsagelig permanentmagnet DC-motorer, børsteløse DC-motorer, stepmotorer, mikrosynkronmotorer og så videre. Mikrocomputer (PC) årlig produktion på omkring 100 millioner enheder i 2000, 2005 forventes at være 200 millioner enheder, for sine understøttende nøglekomponenter af mikro-motor efterspørgsel, stadig højere krav. De fleste af disse motorer er præcisions permanent magnet børsteløse motorer og præcision stepmotorer.
Deres karakteristika og udviklingsretninger er:
(1) Højinvesteringsprodukter Denne type motor har meget høje krav til stabiliteten af hastigheden og udløbet af den roterende aksel, så denne type motor er en kombination af avanceret fremstillingsteknologi og nye kraftelektronikteknologi af højteknologiske, højinvesteringsprodukter, generelt koncentreret i den internationale udvikling og produktion af store virksomheder.
(2) Miniaturisering og flaky For at imødekomme behovene for miniaturisering og portabilitet af informationsprodukter stilles der krav til miniaturisering og flaky-krav til deres støttemotorer.
(3) Høj hastighed Med den kontinuerlige forbedring af lagringstætheden af computerudstyr, er det påkrævet, at den understøttende motorhastighed skal være over 8000r/min.
2.3 Mikromotor til bil
Mikromotorer til biler tegnede sig for 13 %, inklusive startgeneratorer, viskermotorer, motorer til aircondition- og køleventilatorer, elektriske speedometre, vinduesløftere og dørlåsemotorer. I 2000 var verdens bilproduktion omkring 54 millioner, med et gennemsnit på 15 motorer pr. køretøj, og der var behov for 810 millioner på verdensplan.
Fokus på udvikling af mikromotorteknologi til biler:
(1) Høj effektivitet, høj kraft, energibesparelse gennem højhastigheds, højtydende magnetisk materialevalg, højeffektive kølemidler og forbedre effektiviteten af controlleren og andre foranstaltninger til at forbedre dens driftseffektivitet.
(2) Intelligent for at opnå intelligent motor og controller af bilen, så bilen kører i den bedste tilstand for at opnå det minimale energiforbrug.
2.4 Mikromotor til lydudstyr
Audioudstyr med mikromotorer tegnede sig for 18 %, herunder pladespillere, optagere, VCD- og DVD-videodiske. Den globale efterspørgsel er mere end 1 milliard enheder om året. På nuværende tidspunkt har den indenlandske produktion tegnet sig for omkring 60%, hovedsagelig trykt viklingsmotor, viklingsskivemotor og så videre.
2,5 Mikromotor til videoudstyr
Videoudstyr med mikromotorer udgjorde 7 %, inklusive kameraer, kameraer og så videre. Verdens årlige efterspørgsel i 350 til 400 millioner enheder (sæt), sådanne motorer er præcision, fremstilling og forarbejdning er vanskelig, især efter indtastning af den digitale, motoren stillede mere krævende krav.
2.6 Mikromotor til industriel elektrisk drev og styring
Denne form for mikromotor tegner sig for 2%, inklusive CNC-værktøjsmaskiner, manipulatorer, robotter osv. Hovedsageligt til AC servomotor, power stepmotor, bred hastighed DC motor, AC børsteløs motor og så videre. Denne type motor har mange varianter, høje tekniske krav og er en motorklasse med hurtigere indenlandsk efterspørgsel.
2.7 Mikromotor til specielle formål
Denne type motor tegner sig for omkring 23%, inklusive rumfartsflyvning, forskellige fly, automatiserede våben og udstyr, medicinsk udstyr og så videre. Sådanne motorer er for det meste specielle motorer eller nye motorer, inklusive motorer, der er forskellige fra det generelle elektromagnetiske princip i princippet, struktur og driftstilstand, hovedsageligt lavhastighedssynkronmotorer, harmoniske motorer, begrænsede vinkelmotorer, ultralydsmotorer, mikrobølgemotorer, kapacitive motorer, elektrostatiske motorer osv. Blandt dem er ultralydsmotorer, elektrostatiske motorer forskellige motorer og mikrobølgemotorer, som er forskellige motorer, elektrostatiske motorer, motorer og mikrobølgemotorer. motorer i princippet, struktur og funktion. Fremkomsten og udviklingen af disse motorer er tæt forbundet med udviklingen af elektronisk teknologi og kontrolteknologi.
3 Mikromotor ny produktteknologi
Med de kontinuerlige fremskridt inden for videnskab og teknologi og de nye krav til praktiske applikationer har der været en række mikro-specielle motorer, der adskiller sig fra traditionelle elektromagnetiske motorer. De vedtager nye designkoncepter, metoder, strukturer og principper.
3.1 Permanent magnet børsteløs motor
Børsteløs motor er udviklingsretningen for mikromotor, som er blevet anvendt inden for information, husholdningsapparater, lyd og video, transport og så videre. Med den hurtige udvikling af permanentmagnetmaterialer og kraftelektronikteknologi fortsætter ydeevnen med at forbedre, prisen fortsætter med at falde, børsteløs motor vil blive videreudviklet, efterspørgslen vil blive mere og mere stor sammenlignet med den generelle asynkronmotor, den nye børsteløse motors strømforbrug faldt med 30% ~ 35%, for at opfylde kravene til høj effektivitet, energibesparelse, lille, let vægt.
Selvom kostprisen for børsteløse motorer er højere end for asynkrone motorer, på grund af lille strømforbrug, høj effektivitet og reducerede driftsomkostninger, set fra et energibesparende synspunkt, er populariteten af børsteløse motorer bundet til at være trenden i The Times. Verdens store virksomheder har lanceret en hård konkurrence inden for børsteløse motorer. Derfor, med forbedringen af ydeevnen af komponenter og materialer, vil ydeevnen af børsteløse motorer også blive væsentligt forbedret, og hastighedskonkurrencen for teknologiudvikling vil være mere fremtrædende.
3.2 Ultralydsmotor
ultralydsmotor (ultralydsmotor, ultralydsmotor, forkortelse USM) er brugen af den omvendte piezoelektriske effekt af piezoelektriske materialer, således at det elastiske legeme (stator) i ultralydsfrekvensbåndet til at producere mikroskopisk mekanisk vibration (vibrationsfrekvens over 20kHz), gennem friktionen mellem rotor-statoren og den bevægelige stator-stator (statorens bevægelige) ind i rotoren (eller den bevægelige) makro-enkeltrettede rotation (eller lineær bevægelse). Det bryder konceptet for den traditionelle motor, at hastigheden og drejningsmomentet opnås ved den elektromagnetiske effekt, og er en anden bemærkelsesværdig ny teknologi i udviklingen af mikromotorteknologi.
Sammenlignet med den traditionelle motor har ultralydsmotoren en række fordele: (1) enkel struktur, den er sammensat af to grundlæggende komponenter: vibrationsdele og bevægelige dele; (2) enhedens volumendrejningsmoment er stort, hvilket er 10 gange større end den traditionelle motor med samme volumen; (3) Lavhastighedsydelse er god, hastigheden kan justeres til nul, kan direkte udsende stort drejningsmoment ved lav hastighed; (4) Stort bremsemoment, ingen yderligere bremse er påkrævet; (5) Lille mekanisk tidskonstant, god hurtig ydeevne; (6) Ingen magnetiske og elektriske felter, ingen elektromagnetisk interferens og elektromagnetisk støj.
På nuværende tidspunkt har mange virksomheder i nogle fremmede lande, såsom Japan, opnået kommerciel praktisk anvendelse. Nye produkter af ultralydsmotorer fra Canon, Panasonic, Hitachi og andre virksomheder er blevet brugt i avancerede kameraer, videokameraer og optiske instrumenter. Udviklingsretningen for ultralydsmotorteknologi er at forbedre effektiviteten yderligere.
Ultralydsmotor vedtager et nyt princip og struktur, behøver ikke magneter og spoler, men bruger den omvendte piezoelektriske effekt af piezoelektriske materialer og ultralydsvibrationer til direkte at opnå bevægelse og kraft (moment). Det bryder motorens koncept, at hastigheden og drejningsmomentet opnås ved den hidtil elektromagnetiske effekt, og er en højteknologisk teknologi på forkant med den nuværende verdensvidenskab. På grund af ultralyd har motoren mange egenskaber, som den elektromagnetiske motor ikke har, selvom dens opfindelse og udvikling kun er 20 års historie, men inden for rumfart, robotteknologi, biler, præcisionspositionering, medicinsk udstyr, mikromaskiner og andre områder er med succes blevet anvendt.
3.3 Højhastigheds dynamisk tryklejemotor
Med udviklingen af informationsprodukter i retning af høj effektivitet, høj tæthed og mikrotynd, har den præcisions permanente magnet børsteløse motor, der understøtter den, en hastighed på op til 8000 ~ 50000r/min. Lejerne i højhastighedsmotorer vil også erstatte traditionelle glidelejer med dynamiske tryklejer for at overvinde mange tekniske problemer forårsaget af høj hastighed. Sammenlignet med kuglelejer og glidelejer har dynamiske tryklejer mange fordele. Det kan hæmme uregelmæssig akselsving, forbedre slagfasthed, lang levetid, lav støj og så videre.
Dynamisk tryklejemotor har to typer væske og luft, den generelle hastighed er lav med fluiddynamisk trykleje, høj hastighed med luftdynamisk trykleje. Selvom der stadig er nogle tekniske problemer, der skal løses yderligere, er udviklingsretningen for højhastigheds dynamiske tryklejermotorer generelt blevet bekræftet.
3.4 Lineær motor
Med den hurtige udvikling af automatisk kontrolteknologi bliver kravene til positioneringsnøjagtighed for forskellige automatiske kontrolsystemer højere og højere, og den traditionelle roterende motor kombineret med et sæt transformationsmekanismer bestående af lineære bevægelsesanordninger kan ikke opfylde nøjagtighedskravene, direkte lineært drev er et af indholdet af moderne servodrevteknologiforskning, lineær motor er en af nøgleteknologierne. Anvendelsesområdet for lineær motor er også bredt, i behovet for lineær bevægelse af enheden vil brugen af direkte drevet lineær motor være bedre end den roterende motor. Styringspræcisionen kan forbedres, fordi bevægelsestransformationsmekanismen er udeladt.
3.5 Supermicro motor
Mikromotorteknologi er et nyt højteknologisk område inden for mikro-elektromekanisk systemteknologi (MEMS) udviklet i de sidste 20 år, som er kendetegnet ved mikrobearbejdningsteknologi baseret på halvledermateriale silicium, der bruges til at fremstille enheder med energikonverterings- og transmissionsfunktioner i størrelsesområdet fra millimeter til mikron. Fremkomsten af MEMS-teknologi har gjort et revolutionerende spring inden for traditionel mekanisk fremstillingsteknologi.
Ultramikromotor har det elektrostatiske princip om ultramikromotor og elektromagnetisk ultramikromotor, fordi den elektromagnetiske ultramikromotor er større end det elektrostatiske ultramikromotoriske drejningsmoment, høj konverteringseffektivitet, lang levetid, den er blevet anvendt på mange områder som endoskoper, mikrorobotter og så videre. På nuværende tidspunkt har USA, Japan, Rusland, Tyskland og andre lande investeret en masse arbejdskraft, materielle og økonomiske ressourcer til at udføre forskning og anvendelse af denne teknologi, og de har gjort store fremskridt, og nogle er nået praktiske. For eksempel udviklede Japan Toshiba selskab en vægt på 40mg, hastighed 60 ~ 1000r/min, spænding 1,7V, diameter på kun 0,8mm i verdens mindste mikromotor, såsom Shanghai Jiao Tong University er også ved at udvikle en diameter på 1mm mikromotor. Det kan forventes, at med udviklingen og anvendelsen af nanofabrikationsteknologi vil supermikromotorer også blive stærkt udviklet, så de får flere anvendelsesområder.
3.6 Molekylær motor
Optrådt med udviklingen af MEMS, nanoelektrisk system (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), kan funktionsstørrelser være fra et par hundrede til et par nanometer, hvoraf nogle har vigtige potentielle anvendelser inden for biomedicinsk område. RickyK. Soong et al. fra Cornell University i USA integrerede en enkelt biomolekylær motor med et uorganisk system i nanoskala for at danne en hybrid nanomekanisk enhed drevet af en molekylær motor. Ved at hydrolysere ATP (adenosintrifosfat) i et aktivt system er den biomolekylære (mindre end 8 nm i diameter og 14 nm i længden) motor i stand til at generere et maksimalt drejningsmoment på 80 til 100 pN·nm, kompatibelt med størrelsen og de mekaniske konstanter af nanomekaniske strukturer, der kan produceres i dag. Denne nye teknologi forventes at spille en rolle i forbindelse med rensning af blodkar.
4 mikro motorisk udviklingstendens
Efter at være gået ind i det 21. århundrede står den bæredygtige udvikling af verdensøkonomien over for to nøglespørgsmål ———— energi og miljøbeskyttelse, på den ene side det menneskelige samfunds fremskridt, mennesker har højere og højere krav til livskvalitet, og bevidstheden om miljøbeskyttelse bliver stærkere og stærkere, fordi mikromotoren ikke kun bruges i industri- og minevirksomheder, men også er kommet ind i erhvervs- og serviceindustrien, især i familie- og serviceindustrien. motoren bringer direkte sikkerheden af personlige ejendele i fare; Motorens vibrationer, støj og elektromagnetiske interferens vil blive den offentlige fare for at forurene miljøet. Effektiviteten af motoren er direkte relateret til energiforbrug og skadelige gasemissioner, så de internationale krav til disse tekniske indikatorer er mere og mere strenge, har tiltrukket sig opmærksomhed fra motorindustrien i ind- og udland, fra motorstrukturen, proces, materialer, elektroniske komponenter, kontrollinjer og elektromagnetisk design og andre aspekter af energibesparende forskning, mikromotor ny runde af produkter vil implementere en ny runde af produkter i den internationale hånd til den internationale standard for fremragende ydeevne. besparelse og miljøbeskyttelse, og fremme relevante teknologiske fremskridt, såsom ny motorstempling, viklingsdesign, forbedring af ventilationsstruktur og magnetiske materialer med lavt tab og høj permeabilitet, sjældne jordarters permanentmagnetmaterialer, støj- og vibrationsreduktionsteknologi, kraftelektronikteknologi, kontrolteknologi, reduktion af elektromagnetisk interferensteknologi og anden applikationsforskning.
Under forudsætningen om at accelerere tendensen til økonomisk globalisering, er landene mere opmærksomme på de to store spørgsmål om energibesparelse og miljøbeskyttelse, styrker international teknisk udveksling og samarbejde og fremskynder tempoet i teknologisk innovation, udviklingstendensen for mikromotorteknologi er: (1) vedtage høj og ny teknologi og udvikle sig i retning af elektronisk; (2) Høj effektivitet, energibesparelse og grøn udvikling; (3) Til høj pålidelighed, udvikling af elektromagnetisk kompatibilitet; (4) Til lav støj, lav vibration, lave omkostninger, prisudvikling; (5) Til specialiseret, diversificeret, intelligent udvikling.
Derudover er mikromotor modularisering, kombination, intelligent mekatronik retning og børsteløs, ingen jernkerne, permanent magnetiseringsretning, især bemærkelsesværdigt er, at med anvendelsen af mikromotor ændrer miljøet sig, det traditionelle elektromagnetiske princip for motoren kan ikke opfyldes fuldt ud. Med de nye resultater af relaterede discipliner, herunder nye principper og nye materialer, er udviklingen af mikro-specielle motorer med ikke-elektromagnetiske principper blevet en vigtig retning for motorisk udvikling.
