Hollow cup mootor (Micro coreless mootor) on spetsiaalne alalisvoolumootor. Traditsiooniline Alalisvoolumootorit kasutatakse laialdaselt tööstuslikus tootmises, kodumasinates, transpordis ja muudes valdkondades, mis koosneb staatori ja rootori kahest südamikuosast, alalisvoolumootori statsionaarset osa nimetatakse staatoriks, staatori põhiülesanne on genereerida magnetvälja, mis koosneb raamist, peamisest magnetpoolusest, pöördpoolusest, otsakorgist, laagrist ja harjaseadmest. Tavaliselt kasutatavate staatorimagnetmaterjalide hulka kuuluvad Ndfeb, Samariumi koobalt, alumiiniumnikkelkoobalt ja ferriit. Töö ajal pöörlevat osa nimetatakse rootoriks ja selle peamine ülesanne on tekitada elektromagnetiline pöördemoment ja indutseeritud elektromotoorjõud, mis on alalisvoolumootori rummu energia muundamiseks, seetõttu nimetatakse seda tavaliselt armatuuriks, mis koosneb pöörlevast võllist, armatuuri südamikust, armatuuri mähisest, kommutaatorist ja ventilaatorist.
Õõnestopsi mootor murrab läbi traditsioonilise alalisvoolumootori konstruktsioonivormi, kasutades südamikuta rootorit, ja selle armatuuri mähis on õõnsa tassi mähis, mis on kuju poolest sarnane veetopsiga, nii et seda nimetatakse 'õõnes tassi mootoriks'. Õõnestassi mootor kuulub alalisvoolule, püsimagnetile, servo-mikromootorile. See uudne rootori struktuur muudab õõnestassi mootoril järgmised suurepärased omadused: ① Energiasäästlikud omadused: südamikuta konstruktsioon välistab täielikult rauasüdamikus pöörisvoolude tekkest põhjustatud võimsuskao ja energia muundamise efektiivsus on väga kõrge, maksimaalne efektiivsus on üldiselt üle 70% ja mõned tooted võivad ulatuda üle 90% (raudsüdamikuga mootorid 70%); (2) Juhtimisomadused: kiire käivitamine ja pidurdamine, kiire reageerimine, mehaaniline ajakonstant on alla 28 millisekundi, mõned tooted võivad ulatuda alla 10 millisekundi (südamiku mootorid on tavaliselt üle 100 millisekundi); Kiirust saab hõlpsasti ja tundlikult reguleerida suure kiirusega töörežiimis soovitatud tööpiirkonnas; (3) Tõmbeomadused: töö stabiilsus on väga usaldusväärne, kiiruse kõikumine on väga väike, kuna mikromootorina on selle kiiruse kõikumine kergesti kontrollitav 2% piires; ④ Kerged omadused: võrreldes sama võimsusega südamikuga mootoriga väheneb selle kaal ja maht 1/3-1/2 võrra ning energiatihedus on oluliselt paranenud. Õõnestopsi mootori põhinäitaja on võimsustihedus, st väljundvõimsuse ja kaalu või mahu suhe. Rauasüdamikuta rootor kõrvaldab pöörisvoolu ja hüstereesi kadu molekulaarses otsas ning parandab energia muundamise efektiivsust. Vähendatud kaal ja maht nimetaja otsas.
Pintsel on oluline komponent harjatud mootor , mis vastutab voolu juhtimise eest pöörlevate osade ja statsionaarsete osade vahel. Kuna see on rohkem valmistatud grafiidist, nimetatakse seda ka süsinikharjaks. Tavalises alalisvoolumootoris tuleb rootori pöörlemise hoidmiseks muuta rootori voolu suunda reaalajas, seega tuleb kasutada kommutaatorit ja süsinikharja. Harjadeta mootor tühistab mehaanilise harja kommutatsioonirežiimi, seega tuleb elektroonilise kommutatsiooni lõpuleviimiseks tuvastada rootori asend. Rootori asukohateabe saamiseks on kaks levinumat viisi: (1) anduriteta juhtimisrežiim, kui mootor töötab, määratakse rootori asend mootori poolt tagasi antud mõõdetava muutuja järgi; Asendianduri juhtimisrežiim, mootori rootori asend tuvastatakse otse mootori sees oleva asendianduriga. Tavaliselt kasutatavad asendiandurid on Halli andurid, fotoelektrilised kodeerijad, pöördtrafod ja nii edasi. Halli anduri tuvastamise täpsus ei ole kõrge, kuid hind on madal; Fotoelektrilise kodeerija ja pöördtrafo asukoha tuvastamine on täpne ja viga on väike ning neid kasutatakse tavaliselt suure jõudlusega juhtimissüsteemide jaoks, nagu magnetvälja orientatsiooni juhtimine ja otsene pöördemomendi juhtimine.
Õõnestassi mootori võib selle struktuuri järgi jagada kahte tüüpi harjadeta ja harjadeta. ① Harjatud õõnestassiga mootor (tuntud ka kui alalisvoolu harjatud südamikuta mootor, ilma rauasüdamikuta rootor): mehaanilise harjakommutaatori kasutamine, tavaliselt kesta, pehme magnetmaterjalist sisestaatori, püsimagneti staatori, õõnsa tassi rootori armatuuri koostisega. Kui õõnsa tassi harja mootor on pingestatud, mähises läbib vool, mis tekitab pöördemomenti, rootor hakkab pöörlema, kui rootor pöördub teatud nurga alla, kasutab hari mehaanilist kommutaatorit voolu suuna muutmiseks, nii et väljundmomendi suund ei muutu, rootor jätkab pöörlemist. Kuna õõnsa tassi harja mootor kasutab harja kommutatsiooni, tekib mootori töö ajal teatud suhteline hõõrdumine, mis tekitab müra, elektrisädemeid ja vähendab mootori kasutusiga. Üldiselt viitab kodumaine 'õõnestassi mootor' üldiselt harjamootorile; ② harjadeta õõnsa tassi mootor (tuntud ka kui alalisvoolu harjadeta piludeta mootor, ilma rauasüdamikuta staator): elektroonilise kommutatsiooni kasutamine, tavaliselt kesta, pehmete magnetmaterjalide, isoleermaterjalide ja õõnsa tassi armatuuri abil, mis koosneb staatorist ja püsimagnetilisest terasrootorist. Õõnestassiga harjadeta mootor ühendab vooluringiga erinevad mähised, kontrollides elektrooniliste komponentide sisse-välja lülitamist, et saavutada tagurdamise efekt. Selle kommutatsioonirežiimi tõttu on õõnsa tassiga harjadeta mootoril kõrge efektiivsus, väike pöördemomendi kõikumine, pikk kasutusiga, kompaktne struktuur, lihtne hooldus ja nii edasi.
1.2. Põhitõke: mähisprotsess
Õõnestassi mootori protsessivoog on keeruline ja töötlemisraskused on palju suuremad kui tavalisel alalisvoolumootoril. Võttes näiteks Dingzhi Technology alalisvoolu piludeta mootori (st selle õõnestassiga mootoritooted), alates eesmise mähise mähisest, keskmisest laagrist, südamiku, tugirõnga ja muude südamikuosade paigaldamisest kuni tagumise kaane paigaldamise ja trükkplaadi keevitusliinini jne, mis hõlmab peaaegu 30 protsessi, on keerukus palju suurem kui tavaliste alalisvoolu piludega mootorite puhul. Rullide tootmine peab läbima emailtraadi - mähise - kuumutamise vormimise - traadi eemaldamise, ühise traadi ühendamise - mähise paigaldamise ja nii edasi.
Nende hulgas on mähiste tootmine üks õõnsa tassi mootori põhiprotsesse. Südamikuta isekandvad mähised on valmistatud nn emailtraadist, mis on isoleeritud vasktraat, mille väliskülg on kaetud värvikihiga. Tootmisprotsessis sulatatakse külgnevate juhtmete värv surve ja temperatuuri rakendamisel kokku. Õige liimimine (lint või klaaskiud) võib veelgi parandada mähise tugevust ja kuju stabiilsust, mis on eriti oluline suure voolukoormuse korral.
Õõnestopsi mootorispiraali tootmistehnoloogia jaguneb vastavalt mähise vormimismeetodile peamiselt kolme kategooriasse: 1) käsitsi mähis. Läbi mitmete keerukate protsesside, sealhulgas tihvtide sisestamise, käsitsi mähise, käsitsi juhtmestiku ja muude tootmisetappide. 2) Mähise tootmistehnoloogia. Mähise tootmistehnoloogia on poolautomaatne tootmine, emailitud traat keritakse esmalt järjestikku rombikujulise ristlõikega peavõlli külge ja see eemaldatakse pärast vajaliku pikkuse saavutamist ning seejärel tasandatakse traatplaadiks ja lõpuks keritakse traatplaat tassikujuliseks mähiseks. Võttes näiteks mähise õõnsa tassi, võib tootmisprotsessi jämedalt jagada järgmisteks etappideks: (1) Kuusnurkse traattooriku pooli mähimine: see viiakse läbi kaldega mähisrühma kerimismasinal; ② Traadi tooriku mähis on kleebitud kahe kujulise rõhutundliku teibi tükiga, mis tuleb vormist välja tasandada; ③ Lamendamine: kujuplaat sisestatakse traadi tooriku mähisesse ja spiraal tasandatakse ning saadetakse seejärel lamestamismasinasse, et see lamedaks ja muutuks tasaseks traaditooriks. Vormi bambuskaabitsaga. Lõika üleliigne teip ära, jättes alles vaid ühe haakekonksu, haakekonks tuleks jätta lameda niidi veidi kõrgemale küljele, et rull saaks rea moodustada; ④ Mähis: lame traadi toorik juhitakse õõnsa tassi pooli masina mähisesse, nii et traadi toorik on otsaga ühendatud ja lint kleebitakse traadi tooriku pea pinnale, et saada õõnsa tassi mähis; ⑤ Epoksiidliimi katmine: pärast epoksüliimiga katmist pange see kuivamiseks ja vormimiseks ahju. 3) Üks vormimise tootmistehnoloogia. Kerimismasin kerib emailitud traadi spindlile vastavalt seadusele läbi automaatikaseadmete ja eemaldab mähise pärast tassi kerimist, moodustades korraga, ning ei vaja paljusid protsesse, nagu valtsimine ja lamestamine, kõrge automatiseerituse astmega.
Ülemere mähisprotsess arenes välja varakult, automatiseerituse aste on kõrgem kui kodumaisel. Kodumajapidamises kasutatakse peamiselt mähiste tootmist, protsess on keerulisem, töötajate töömahukus on suur, paksema traadi läbimõõduga mähist ei saa valmis ja vanaraua määr on kõrge. Välisriigid kasutavad peamiselt ühekordset haavatootmise tehnoloogiat, kõrget automatiseerimisastet, kõrget tootmistõhusust, pooli läbimõõdu vahemikku, head mähise kvaliteeti, tihedat paigutust, mootoritüüpe, head jõudlust. Õõnestopsi mootorit saab vastavalt mähismeetodile jagada sirgeks, sadulakujuliseks ja kaldkehaks. 1958. aastal töötas Saksamaa Dr.FF aulhaber (von Haber) välja kaldmähise mähise mähise tehnoloogia ja sai 1965. aastal patenteeritud tehnoloogia õõnsa tassi mootori rootori pooli kaldmähise jaoks. Saksamaal, Šveitsis, Jaapanis ja teistes õõnestopsiliste mootorite arendamisel on varem, mähisprotsessis, kogunenud rikkalik kogemus. Maailma kolme juhtiva õõnestopsi mootori hulgast kasutavad Šveitsi Maxon enamasti sirget haavakuju ja sadulakuju ning Saksa Faulhaber ja Swiss Portescap kasutavad enamasti kaldhaava kuju. Sirgemähise protsess on keerulisem ja seda kasutatakse enamasti pikkade mähiskonstruktsioonide jaoks, mis on sageli valmistatud mitmest mähisest. Sadula kuju võib vähendada mähise paksust, tõhusalt vähendada suure võimsustihedusega mootori magnetilist õhuvahet, pikendada lõikamismagnetvälja pikkust ja kasutada paremini staatori magnetismi; Varem välja töötatud kaldus mähis, suhteliselt lihtne mähis, tihe juhtmestik, sobib suurte partiide tootmiseks.
Mähis on õõnsa tassi mootori peamine tehniline barjäär. ① Disaini link: kolm peamist tehnoloogiat ülemeremaades, mis pärinesid 1960. aastatel, kodumaine õõnestassi mootor sai alguse hilja, vähem uuringuid, materjali alajaotuse klassi, rootori tassi tüübi kombinatsiooni puudumine mootori optimeerimiseks, süstemaatilise edasise disaini puudumine, kohandatud nõuete puudumine süsteemi ajami skeemi konfiguratsiooni ja toote disaini võimaluste osas; ② Töötlemislink: võrreldes traditsioonilise harjadeta mootoriga, harjamootoriga, servomootoriga, kuulub õõnsa tassi mootori struktuur hammasteta soone struktuuri, puudub fikseeritud soon, kogu emailitud traat on riputatud mähisega, puudub sisemine tugi, see on protsessis väga raske ja varajane saagikus on madal. Mähise täpsuse osas on õõnsate mootorite täpsusnõuded traditsiooniliste mootorite omadest kõrgemad. Õõnestassi mootor ise on väikese suurusega ja vea tolerants on madalam kui tavalistel püsimagnetmootoritel ja samm-mootoritel ning töötlemise täpsus mõjutab otseselt magnetvälja stabiilsust. Traadi paksuse ja mähise keerdude erinevus muudab mähise takistuse väärtuse, käivitusvoolu, kiiruse konstantse ja muude mootori parameetrite vahel suured erinevused. Seetõttu peavad kodumaised tootjad parandama tootmis- ja töötlemislülide täpsust, saagikust ja automatiseerimist. Võrreldes välisriikidega on Hiina ka mähisseadmete osas suhteliselt nõrk. Kerimisseadmed võib jagada automaatseteks ja manuaalseteks mitteautomaatseteks seadmeteks. Võrreldes välisriikidega on Hiinas mähisseadmete automatiseerituse tase suhteliselt madal. Maailma juhtivate mähisseadmete tootjate hulka kuuluvad Šveitsi Meteor, Jaapani Tanaka Seiki Co., Ltd. ja Hitote Mechanical Engineering Co., LTD. Kodumaised ettevõtted on seadmete osas endiselt suhteliselt vabas seisus ja nad ostavad rohkem Jaapani kerimisseadmeid, mille hinnad ulatuvad sadadest tuhandetest miljoniteni. Hiina suhteliselt esinduslike ettevõtete hulka kuuluvad Zhongspecial Technology, Dongguan Taili Electronic Machinery Co., LTD., Qinlian Technology, Kunshan Cook ja nii edasi.
1.3 Järgmised rakendused: õõnsa tassi mootori omadused määravad allavoolu rakenduse stsenaariumi
Õõnestassiga mootor kuulub mikromootori hulka ja ülesvoolu toorained on sarnased mikromootori toorainetega, sealhulgas vask, teras, magnetteras, laagrid, plast jne. Õõnestopsi mootorit kasutati algselt lennunduses, kosmosetööstuses, sõjalises ja muudes tipptasemel tööstustes, viimastel aastatel on selle rakendust järk-järgult laiendatud tsiviiltööstusele, tarbeelektroonikale, muudele tarbeelektroonikatele, meditsiiniseadmetele, tarbeelektroonikatele.
Õõnestopsi mootori erinev jõudlus vastab selle rakendusele erinevates valdkondades: 1) väiksuse, kerge kaalu ning suure võimsuse ja mahu suhte omadused muudavad selle sobivaks kõrgete kaalunõuetega piirkondadesse, nagu erinevat tüüpi lennukid jne, mis võib õhusõiduki kaalu minimeerida; Seda kasutatakse laialdaselt ka erinevates olmeelektroonikatoodetes, nagu elektrilised hambaharjad ja kaasaskantavad elektriventilaatorid. 2) Kiire käivituse ja pidurdamise ning ülikiire reageerimise omadused muudavad selle sobivaks piirkondadesse, kus on vaja saavutada kiiret automaatjuhtimist, näiteks raketi suuna reguleerimine kõrgete juhtimisjõudlusnõuetega, suure kiirusega optilise ajami järelkontroll, ülitundlikud seadmed, tööstusrobotid jne. 3) Kõrge energia muundamise efektiivsuse ja pika tööaja omadused muudavad selle sobivaks igasugustele valdkondadele, nagu näiteks energiasäästlikud seadmed ja aku tööiga.
Humanoidrobot avab õõnestassi mootorirakenduste uue sinise ookeani. Tesla välja antud humanoidroboti Optimuse uusima arenduse kohaselt sisaldab iga käsi kuus ajamit ja 11 vabadusastet, kaks ajamit pöidla jaoks ja üks ajam ülejäänud nelja sõrme jaoks ning käsi võib kanda kuni 20 naela. Käsiliigendi moodul koosneb peamiselt õõnestassi mootorist, täpsest planetaarsest reduktorist, kuulkruvist ja andurist. Õõnestopsi mootor võimaldab sõrmel liikuda, täppisplaneedi käigukast võimaldab manipulaatoril täpsemini positsioneerida ja paindlikumalt kasutada, kooder annab ülitäpse positsiooni tagasiside ja käe kiiruse tagasiside ning andur võimaldab robotil inimesele sarnaseid tajufunktsioone ja reaktsioonivõimet. Muski sõnul ületab humanoidrobotite arv tulevikus inimeste arvu ja see peaks pikas perspektiivis jõudma 100 miljardi ühikuni. Õõnestassi mootor on suure kindlusega robotkäe peavoolu tehniline lahendus. Humanoidrobotid kasutavad 6 õõnsa tassi mootorit käe kohta, lõppolukorda arvestades jõuavad humanoidrobotid eeldatavasti miljardi ühikuni, kui humanoidrobotite masstootmine toob kaasa õõnestassi mootoriga seotud ettevõtete tulude kasvu.
