موتور جام توخالی چیست؟ فن آوری و کاربرد موتور جام توخالی

موتور کاپ توخالی  (موتور بدون هسته میکرو) یک موتور DC ویژه است. سنتی موتور DC به طور گسترده ای در تولید صنعتی، لوازم خانگی، حمل و نقل و سایر زمینه ها استفاده می شود، که از دو بخش هسته استاتور و روتور تشکیل شده است، قسمت ثابت موتور DC استاتور نامیده می شود، نقش اصلی استاتور تولید میدان مغناطیسی است، متشکل از قاب، قطب مغناطیسی اصلی، قطب معکوس، کلاهک انتهایی، یاتاقان دستگاه و brush. مواد مغناطیس استاتوری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از Ndfeb، ساماریوم کبالت، آلومینیوم نیکل کبالت و فریت. قطعه ای که در حین کار می چرخد ​​روتور نامیده می شود و نقش اصلی آن تولید گشتاور الکترومغناطیسی و نیروی الکتروموتور القایی است که توپی موتور DC برای تبدیل انرژی است، بنابراین معمولاً به آن آرمیچر می گویند که از محور چرخان، هسته آرمیچر، سیم پیچ آرمیچر، کموتاتور و فن تشکیل شده است.

موتور فنجان توخالی با استفاده از یک روتور بدون هسته، شکل ساختاری موتور DC سنتی را در ساختار می شکند و سیم پیچ آرمیچر آن یک سیم پیچ فنجانی توخالی است که شکلی شبیه به فنجان آب دارد، بنابراین به آن 'موتور جام توخالی' می گویند. موتور فنجان توخالی متعلق به موتور DC، آهنربای دائمی، سروو میکرو است. این ساختار روتور جدید باعث می شود موتور فنجان توخالی دارای ویژگی های عالی زیر باشد: ① ویژگی های صرفه جویی در انرژی: طراحی بدون هسته اتلاف توان ناشی از تشکیل جریان های گردابی در هسته آهنی را به طور کامل حذف می کند و راندمان تبدیل انرژی بسیار بالا است، حداکثر راندمان به طور کلی بیش از 70٪ است و برخی از محصولات می توانند به بیش از 0٪ موتور برسد (به طور کلی 90٪) (2) ویژگی های کنترل: شروع سریع و ترمز، پاسخ سریع، ثابت زمانی مکانیکی کمتر از 28 میلی ثانیه، برخی از محصولات می توانند به کمتر از 10 میلی ثانیه برسند (موتورهای هسته به طور کلی بیش از 100 میلی ثانیه هستند). سرعت را می توان به راحتی تحت شرایط کار با سرعت بالا در منطقه عملیاتی توصیه شده به راحتی تنظیم کرد. (3) ویژگی های کشیدن: پایداری عملیات بسیار قابل اعتماد است، نوسان سرعت بسیار کوچک است، به عنوان یک موتور میکرو، نوسان سرعت آن را می توان به راحتی در 2٪ کنترل کرد. ④ ویژگی های سبک وزن: در مقایسه با همان موتور هسته قدرت، وزن و حجم آن 1/3-1/2 کاهش می یابد و چگالی انرژی تا حد زیادی بهبود می یابد. نشانگر هسته موتور فنجان توخالی چگالی توان است، یعنی نسبت توان خروجی به وزن یا حجم. روتور بدون هسته آهنی جریان گردابی و تلفات هیسترزیس را در انتهای مولکولی از بین می برد و راندمان تبدیل انرژی را بهبود می بخشد. کاهش وزن و حجم در انتهای مخرج.

قلم مو جزء مهمی از موتور برس خورده ، وظیفه هدایت جریان بین قطعات دوار و قطعات ثابت را بر عهده دارد. از آنجا که بیشتر از گرافیت ساخته شده است، به آن برس کربن نیز می گویند. در موتورهای DC معمولی، برای حفظ چرخش روتور، جهت جریان روتور باید در زمان واقعی تغییر کند، بنابراین باید از کموتاتور و برس کربن استفاده شود. موتور بدون جاروبک حالت جابجایی برس مکانیکی را لغو می کند، بنابراین برای تکمیل کموتاسیون الکترونیکی باید موقعیت روتور شناسایی شود. دو راه متداول برای به دست آوردن اطلاعات موقعیت روتور وجود دارد: (1) حالت کنترل بدون حسگر، هنگامی که موتور در حال کار است، موقعیت روتور توسط متغیر قابل اندازه گیری که توسط موتور برگشت داده می شود تعیین می شود. حالت کنترل سنسور موقعیت، موقعیت روتور موتور مستقیماً توسط سنسور موقعیت در داخل موتور شناسایی می شود. معمولاً از سنسورهای موقعیت استفاده می شود سنسورهای هال، رمزگذارهای فوتوالکتریک، ترانسفورماتورهای چرخشی و غیره. دقت تشخیص سنسور هال زیاد نیست، اما قیمت پایین است. رمزگذار فوتوالکتریک و تشخیص موقعیت ترانسفورماتور دوار دقیق است و خطا کوچک است و معمولاً برای سیستم های کنترل با عملکرد بالا مانند کنترل جهت گیری میدان مغناطیسی و کنترل گشتاور مستقیم استفاده می شود.

موتور فنجان توخالی با توجه به ساختار آن را می توان به دو نوع برس و بدون برس تقسیم کرد. ① موتور فنجان توخالی برس خورده (همچنین به عنوان موتور بدون هسته با برس DC، روتور بدون هسته آهنی شناخته می شود): استفاده از کموتاتور برس مکانیکی، به طور کلی توسط پوسته، استاتور داخلی مواد مغناطیسی نرم، استاتور آهنربای دائم، ترکیب آرمیچر روتور فنجان توخالی. هنگامی که موتور برس فنجان توخالی روشن می شود، سیم پیچ جریان دارد، گشتاور ایجاد می کند، روتور شروع به چرخش می کند، اگر روتور به یک زاویه خاص بچرخد، برس از کموتاتور مکانیکی برای تغییر جهت جریان استفاده می کند، به طوری که جهت گشتاور خروجی بدون تغییر است، روتور به چرخش ادامه می دهد. از آنجایی که موتور برس فنجانی توخالی از کموتاسیون برس استفاده می کند، اصطکاک نسبی خاصی در حین کار موتور وجود دارد که باعث ایجاد صدا، جرقه الکتریکی و کاهش طول عمر موتور می شود. به طور کلی داخلی 'موتور جام توخالی' به طور کلی به موتور برس اشاره دارد. ② موتور فنجان توخالی بدون جاروبک (همچنین به عنوان موتور بدون شکاف بدون برس DC، استاتور بدون هسته آهنی نیز شناخته می شود): استفاده از کموتاسیون الکترونیکی، به طور کلی توسط پوسته، مواد مغناطیسی نرم، مواد عایق و آرماتور فنجان توخالی متشکل از استاتور و روتور فولاد مغناطیسی دائمی. موتور بدون جاروبک کاپ توخالی، سیم‌پیچ‌های مختلف را با کنترل روشن و خاموش شدن قطعات الکترونیکی به مدار متصل می‌کند تا به اثر معکوس دست یابد. این حالت کموتاسیون باعث می شود موتور بدون برس فنجان توخالی دارای ویژگی های راندمان بالا، نوسانات گشتاور کوچک، عمر مفید بالا، ساختار فشرده، تعمیر و نگهداری آسان و غیره باشد.

1.2. مانع اصلی: فرآیند سیم پیچی

جریان فرآیند موتور فنجان توخالی پیچیده است و دشواری پردازش بسیار بیشتر از موتور شیاردار DC معمولی است. با در نظر گرفتن موتور بدون شکاف DC فناوری Dingzhi (یعنی محصولات موتور فنجانی توخالی آن)، از سیم پیچ سیم پیچ جلو، یاتاقان میانی، سنبه، حلقه نگهدارنده و نصب سایر قطعات هسته گرفته تا نصب پوشش پشتی و خط جوش تخته مدار و غیره، که شامل نزدیک به 30 فرآیند است، پیچیدگی موتور بسیار بیشتر از DC معمولی است. تولید کویل باید مراحل سیم میناکاری - سیم پیچی - شکل دهی گرمایشی - سیم کشی، اتصال سیم مشترک - نصب کویل و غیره را طی کند.

در این میان، ساخت کویل یکی از فرآیندهای اصلی موتور فنجان توخالی است. سیم‌پیچ‌های خود نگهدار بدون هسته از سیم‌های به اصطلاح لعابی ساخته می‌شوند که یک سیم مسی عایق‌شده با پوششی از رنگ در بیرون است. در فرآیند ساخت، رنگ سیم‌های مجاور با اعمال فشار و دما به یکدیگر ذوب می‌شوند. چسباندن مناسب (نوار یا فایبرگلاس) می تواند استحکام و ثبات شکل سیم پیچ را بیشتر بهبود بخشد، که به ویژه تحت بارهای جریان بالا مهم است.

فن آوری تولید سیم پیچ موتور جام توخالی با توجه به روش شکل دهی سیم پیچ عمدتا به سه دسته تقسیم می شود: 1) سیم پیچ دستی. از طریق یک سری از فرآیندهای پیچیده، از جمله درج پین، سیم پیچ دستی، سیم کشی دستی و مراحل دیگر برای تولید. 2) فن آوری تولید سیم پیچ. تکنولوژی تولید سیم پیچ، تولید نیمه اتوماتیک است، سیم میناکاری شده ابتدا به صورت متوالی به محور اصلی با مقطع الماسی شکل پیچیده می شود و پس از رسیدن به طول مورد نیاز جدا می شود و سپس در صفحه سیمی صاف می شود و در نهایت ورق سیم به صورت کلاف فنجانی پیچیده می شود. با در نظر گرفتن یک فنجان توخالی سیم‌پیچ به عنوان مثال، فرآیند تولید را می‌توان تقریباً به مراحل زیر تقسیم کرد: (1) سیم‌پیچ سیم پیچ بیلت سیم شش ضلعی: بر روی دستگاه سیم‌پیچ گروه سیم‌پیچ شیبدار انجام می‌شود. ② سیم پیچ خالی سیم با دو تکه نوار حساس به فشار شکل چسبانده می شود و قالب گیری می شود تا صاف شود. ③ مسطح کردن: صفحه شکل در سیم پیچ سیم خالی قرار می گیرد و سیم پیچ صاف می شود و سپس به دستگاه مسطح فرستاده می شود تا صاف شود و تبدیل به یک سیم خالی شود. با سوهان بامبو شکل دهید. نوار اضافی را قطع کنید، فقط یک گیره باقی بگذارید، گیره باید در سمت کمی برآمده رشته صاف باقی بماند، به طوری که قرقره بتواند یک ردیف را تشکیل دهد. ④ سیم پیچ: سیم خالی سیم مسطح به سیم پیچ دستگاه کویل فنجان توخالی وارد می شود، به طوری که سیم خالی به انتها متصل می شود و نوار روی سطح سر سیم خالی چسبانده می شود تا به سیم پیچ فنجان توخالی تبدیل شود. ⑤ پوشش اپوکسی شکل دهی: پس از پوشش دادن چسب اپوکسی، آن را برای پخت و فرم دهی در فر قرار دهید. 3) فناوری تولید یک قالب. دستگاه سیم پیچ یک سیم میناکاری شده را طبق قانون از طریق تجهیزات اتوماسیون به یک دوک می پیچد و پس از پیچیدن در یک فنجان سیم پیچ را خارج می کند و در یک زمان تشکیل می شود و نیازی به فرآیندهای متعدد مانند نورد و صاف کردن با درجه اتوماسیون بالا ندارد.

فرآیند سیم پیچ در خارج از کشور توسعه یافته است، درجه اتوماسیون بالاتر از داخلی است. داخلی عمدتاً تولید سیم پیچ را اتخاذ می کند ، روند پیچیده تر است ، شدت کار کارگران زیاد است ، نمی توانند سیم پیچ را با قطر سیم ضخیم تر کامل کنند و میزان ضایعات بالا است. کشورهای خارجی عمدتاً از فناوری تولید زخم یک بار مصرف، درجه بالای اتوماسیون، راندمان تولید بالا، محدوده قطر سیم پیچ، کیفیت سیم پیچ خوب، آرایش محکم، انواع موتور، عملکرد خوب استفاده می کنند. موتور فنجان توخالی را می توان با توجه به روش سیم پیچی به زخم مستقیم، شکل زین و زخم شیبدار تقسیم کرد. در سال 1958، Dr.FF aulhaber (فون هابر) از آلمان فن آوری سیم پیچ سیم پیچ شیبدار را توسعه داد و در سال 1965 فناوری ثبت اختراع سیم پیچ شیبدار سیم پیچ روتور موتور فنجان توخالی را به دست آورد. آلمان، سوئیس، ژاپن و سایر توسعه موتور فنجان توخالی قبلاً در فرآیند سیم پیچی مولتی تجربه غنی داشتند. در میان سه موتور فنجانی توخالی پیشرو در جهان، Maxon سوئیسی بیشتر از شکل زخم مستقیم و شکل زین استفاده می‌کند و Faulhaber آلمانی و Portescap سوئیسی بیشتر از شکل زخم شیبدار استفاده می‌کنند. فرآیند سیم پیچ مستقیم پیچیده تر است و بیشتر برای سازه های سیم پیچی طولانی که اغلب از سیم پیچ های متعدد ساخته می شوند استفاده می شود. شکل زین می تواند ضخامت سیم پیچ را کاهش دهد، شکاف هوای مغناطیسی را به طور موثر در موتور با چگالی بالا کاهش دهد، طول میدان مغناطیسی برش را افزایش دهد و از مغناطیس استاتور استفاده بهتری کند. سیم پیچ مورب قبلا توسعه یافته است، سیم پیچ نسبتا ساده، سیم کشی محکم، مناسب برای تولید دسته بزرگ.

سیم پیچ مانع فنی هسته موتور فنجان توخالی است. ① پیوند طراحی: سه فناوری اصلی خارج از کشور در دهه 1960 سرچشمه گرفت، موتور فنجان توخالی داخلی دیر شروع شد، تحقیقات کمتر، عدم ترکیب درجه تقسیم مواد، نوع فنجان روتور برای بهینه سازی موتور، عدم طراحی سیستماتیک رو به جلو، عدم نیازهای سفارشی پیکربندی طرح درایو سیستم و قابلیت های طراحی محصول. ② پیوند پردازش: در مقایسه با موتور بدون برس سنتی، موتور برس، موتور سروو، ساختار موتور فنجان توخالی متعلق به ساختار شیار بدون دندان است، شیار ثابتی وجود ندارد، تمام سیم های لعابی سیم پیچ معلق هستند، پشتیبانی داخلی وجود ندارد، در فرآیند بسیار دشوار است، و بازده اولیه کم است. از نظر دقت سیم پیچی، دقت مورد نیاز موتورهای فنجانی توخالی بیشتر از موتورهای سنتی است. خود موتور جام توخالی از نظر اندازه کوچک است و تحمل خطا نسبت به موتورهای آهنربای دائم معمولی و موتورهای پله ای کمتر است و دقت پردازش مستقیماً بر پایداری میدان مغناطیسی تأثیر می گذارد. تفاوت ضخامت سیم و پیچ های سیم پیچ باعث می شود که مقدار مقاومت سیم پیچ، جریان راه اندازی، ثابت سرعت و سایر پارامترهای موتور تفاوت زیادی داشته باشند. به همین دلیل، تولیدکنندگان داخلی نیاز به بهبود دقت، عملکرد و اتوماسیون در پیوندهای تولید و پردازش دارند. در مقایسه با خارج از کشور، چین از نظر تجهیزات سیم پیچ نیز نسبتا ضعیف است. تجهیزات سیم پیچ را می توان به تجهیزات اتوماتیک و دستی غیر اتوماتیک تقسیم کرد. در مقایسه با خارج از کشور، درجه اتوماسیون تجهیزات سیم پیچ در چین نسبتا پایین است. تولید کنندگان پیشرو تجهیزات سیم پیچ در جهان عبارتند از Meteor of Switzerland، Tanaka Seiki Co., Ltd. از ژاپن، و Hitote Mechanical Engineering Co., LTD. شرکت های داخلی هنوز از نظر تجهیزات در وضعیت نسبتاً خالی قرار دارند و تجهیزات سیم پیچ ژاپنی بیشتری را با قیمت های صدها هزار تا میلیون خریداری می کنند. شرکت های نسبتا نماینده در چین عبارتند از Zhongspecial Technology، Dongguan Taili Electronic Machinery Co.، LTD.، Qinlian Technology، Kunshan Cook و غیره.

1.3 کاربردهای پایین دست: ویژگی های موتور جام توخالی سناریوی کاربرد پایین دست را تعیین می کند

موتور جام توخالی متعلق به میکرو موتور است و مواد اولیه بالادستی مشابه مواد اولیه میکرو موتور از جمله مس، فولاد، فولاد مغناطیسی، بلبرینگ، پلاستیک و غیره است. موتور فنجان توخالی در اصل در صنایع هوایی، هوافضا، نظامی و سایر صنایع پیشرفته مورد استفاده قرار گرفت، در سال‌های اخیر، کاربرد آن به تدریج به دستگاه‌های غیرنظامی، ابزارهای الکترونیکی قدرت صنعتی، مانند ابزارهای الکترونیکی و غیرنظامی گسترش یافته است. سناریوها

عملکرد متفاوت موتور فنجان توخالی با کاربرد آن در زمینه های مختلف مطابقت دارد: 1) ویژگی های اندازه کوچک، وزن سبک و نسبت قدرت به حجم زیاد آن را برای مناطقی با وزن بالا، مانند انواع مختلف هواپیما و غیره مناسب می کند، که می تواند وزن هواپیما را به حداقل برساند. همچنین به طور گسترده در محصولات الکترونیکی مصرفی مختلف مانند مسواک های برقی و فن های برقی قابل حمل استفاده می شود. 2) ویژگی های استارت و ترمز سریع و واکنش بسیار سریع آن را برای مناطقی که نیاز به کنترل خودکار سریع دارند، مانند تنظیم جهت موشک با الزامات عملکرد کنترل بالا، پیگیری درایو نوری با سرعت بالا، تجهیزات بسیار حساس، روبات های صنعتی و غیره مناسب می کند. تجهیزات کار

ربات انسان نما اقیانوس آبی جدیدی از کاربردهای موتور فنجان توخالی را باز می کند. طبق آخرین توسعه Optimus، یک ربات انسان نما که توسط تسلا منتشر شده است، هر دست شامل شش درایو و 11 درجه آزادی، دو درایو برای شست و یک درایو برای هر یک از چهار انگشت دیگر است و دست می تواند تا 20 پوند وزن را حمل کند. ماژول مفصل دست عمدتا از موتور فنجان توخالی، کاهنده سیاره ای دقیق، پیچ توپ و سنسور تشکیل شده است. موتور فنجان توخالی انگشت را قادر می سازد تا توانایی حرکت داشته باشد، گیربکس سیاره ای دقیق، دستکاری کننده را قادر می سازد تا موقعیت دقیق تری داشته باشد و از انعطاف پذیری بیشتری استفاده کند، رمزگذار بازخورد موقعیت با دقت بالا و بازخورد سرعت دست را ارائه می دهد، و حسگر ربات را قادر می سازد تا عملکرد ادراکی و واکنش انسان مانند داشته باشد. به گفته ماسک، تعداد ربات‌های انسان‌نما در آینده از تعداد انسان‌ها بیشتر خواهد شد و پیش‌بینی می‌شود در بلندمدت به سطح 100 میلیارد واحد برسد. موتور فنجان توخالی راه حل فنی اصلی دست ربات با اطمینان بالا است. روبات‌های انسان‌نما از 6 موتور فنجان توخالی در هر دست استفاده می‌کنند، با توجه به وضعیت پایانی، انتظار می‌رود روبات‌های انسان‌نما به سطح یک میلیارد واحد برسند، اگر تولید انبوه روبات‌های انسان‌نما فرود، رشد درآمد شرکت‌های مرتبط با موتور فنجان توخالی را به همراه خواهد داشت.