میکرو موتور چیست؟ استفاده از میکرو موتور (موتورهای توخالی)

Micro Motor  به اصل ، ساختار ، عملکرد ، عملکرد و غیره اشاره دارد با موتور معمولی متفاوت است و حجم و قدرت خروجی موتور بسیار کمی است. به طور کلی ، قطر بیرونی موتور میکرو بیشتر از 130 میلی متر نیست و قدرت بین صدها میلیو وات و صدها وات است. این دستگاه به طور گسترده ای در تجهیزات مدرن نظامی و مدنی و سیستم کنترل آن ، مانند کنترل توپخانه ، راهنمایی موشکی ، خلبانی خودکار هواپیما ، دستگاه های CNC ، کنترل لووم CNC ، کنترل ماشین چرخ خیاطی صنعتی ، کنترل تله متری و کنترل از راه دور ، تجهیزات صوتی و تصویری ، ابزارهای اتوماتیک و لوازم جانبی رایانه ای و غیره مورد استفاده قرار گرفته است.

امروزه ، در کاربردهای عملی ، میکرو موتورها از کنترل ساده شروع ساده ، هدف از تأمین انرژی ، به کنترل دقیق سرعت ، موقعیت ، گشتاور و غیره ، به ویژه در اتوماسیون صنعتی ، اتوماسیون اداری و اتوماسیون خانگی ، تقریباً همه از فناوری حرکتی ، فناوری میکروالکترونیک و فناوری الکترونیک قدرت استفاده می کنند. الکترونیکی شدن یک روند اجتناب ناپذیر در توسعه موتورهای میکرو است.

2 میدان کاربردی میکرو موتورموتور فنجان توخالی )

فناوری میکرو موتور مدرن تعدادی از فن آوری های بالا و جدید مانند موتورها ، رایانه ها ، تئوری کنترل و مواد جدید را ادغام می کند و از نظامی و صنعتی به زندگی روزمره در حال حرکت است. بنابراین ، توسعه فناوری میکرو موتور باید با نیازهای توسعه صنایع ستون و صنایع پیشرفته سازگار باشد. میکرو موتور عمدتاً در جنبه های زیر استفاده می شود:

2.1 Micro Motors ویژه برای لوازم خانگی

به منظور برآورده کردن مداوم نیازهای کاربر و سازگاری با نیازهای سن اطلاعات ، برای دستیابی به صرفه جویی در مصرف انرژی ، راحتی ، شبکه سازی ، اطلاعات و حتی لوازم خانگی شبکه (لوازم خانگی اطلاعات) ، چرخه جایگزینی لوازم خانگی بسیار سریع است ، و الزامات راندمان بالا ، نویز کم ، قیمت پایین ، سرعت قابل تنظیم و هوشمندی برای حرکات پشتیبان قرار می گیرد. Micro Motors برای لوازم خانگی 8 ٪ از کل موتورهای میکرو را تشکیل می دهد: از جمله تهویه مطبوع ، ماشین لباسشویی ، یخچال و فریزر ، اجاق های مایکروویو ، فن های برقی ، جاروبرقی ، دستگاه های آبگیری و غیره.

تقاضای سالانه جهان برای 450 تا 500 میلیون واحد (مجموعه) ، چنین قدرت حرکتی بزرگ نیست ، بلکه تنوع گسترده ای است. روند توسعه موتورهای میکرو برای لوازم خانگی عبارتند از: ① موتورهای بدون برس مگنت دائمی به تدریج موتورهای ناهمزمان تک فاز را جایگزین می کنند. ② بهینه سازی طراحی ، بهبود کیفیت محصول و کارآیی ؛ justom ساختار جدید و فناوری جدید را برای بهبود کارآیی تولید اتخاذ کنید.

2.2 میکرو موتور برای تجهیزات پردازش اطلاعات

تجهیزات پردازش اطلاعات با موتورهای میکرو 29 ٪ به حساب می آیند: از جمله ورودی اطلاعات ، ذخیره سازی ، پردازش ، خروجی ، هدایت و سایر پیوندها از جمله تجهیزات ارتباطی. جهان به 1.5 میلیارد (مجموعه) در سال نیاز دارد ، عمدتا موتورهای DC مگنت دائمی ، موتورهای DC بدون برس ، موتورهای پله ای ، موتورهای میکرو همزمان و غیره. پیش بینی می شود تولید سالانه MicroComputer (PC) حدود 100 میلیون واحد در سال 2000.2005 200 میلیون واحد باشد ، زیرا مؤلفه های اصلی آن از تقاضای میکرو موتور ، به طور فزاینده ای نیازهای بالایی دارد. بیشتر این موتورها موتورهای بدون برس مگنت دائمی و موتورهای پله ای دقیق هستند.

خصوصیات و جهت های توسعه آنها عبارتند از:

(1) محصولات سرمایه گذاری بالا این نوع موتور برای پایداری سرعت و اجرای شافت چرخان ، نیازهای بسیار بالایی دارد ، بنابراین این نوع موتور ترکیبی از فناوری پیشرفته تولید و فناوری الکترونیک قدرت در حال ظهور محصولات با سرمایه گذاری بالا و سرمایه گذاری بالا است ، که عموماً در توسعه بین المللی و تولید شرکت های بزرگ متمرکز است.

(2) مینیاتوریزاسیون و پوسته پوسته به منظور تأمین نیازهای کوچک سازی و قابلیت حمل محصولات اطلاعاتی ، مینیاتوریزاسیون و نیازهای پوسته پوسته برای موتورهای پشتیبانی کننده آنها مطرح می شود.

(3) سرعت بالا با بهبود مداوم چگالی ذخیره سازی لوازم جانبی رایانه ، لازم است که سرعت موتور پشتیبانی باید بالاتر از 8000r در دقیقه باشد.

2.3 میکرو موتور برای اتومبیل

Micro Motors for Automobiles 13 ٪ از جمله ژنراتورهای استارت ، موتورهای برف پاک کن ، موتورها برای تهویه مطبوع و فن های خنک کننده ، سرعت سنج برقی ، آسانسور پنجره و موتورهای قفل درب را به خود اختصاص می دهد. در سال 2000 ، تولید خودرو در جهان حدود 54 میلیون نفر بود که به طور متوسط ​​15 موتور در هر وسیله نقلیه و 810 میلیون نفر در سراسر جهان مورد نیاز بودند.

تمرکز توسعه فناوری میکرو موتور خودرو:

(1) راندمان بالا ، نیروی بالا ، صرفه جویی در مصرف انرژی از طریق انتخاب مواد مغناطیسی با سرعت بالا و با کارایی بالا ، خنک کننده با راندمان بالا و بهبود کارآیی کنترلر و سایر اقدامات برای بهبود کارآیی عملکرد آن.

(2) هوشمند برای دستیابی به موتور هوشمند و کنترل کننده خودرو ، به طوری که ماشین در بهترین حالت کار می کند تا به حداقل مصرف انرژی برسد.

2.4 میکرو موتور برای تجهیزات صوتی

تجهیزات صوتی با Micro Motors 18 ٪ از جمله بازیکنان ضبط ، ضبط کننده ، VCD و دیسک های ویدیویی DVD را به خود اختصاص داده اند. تقاضای جهانی بیش از 1 میلیارد واحد در سال است. در حال حاضر ، تولید داخلی حدود 60 ٪ ، به طور عمده موتور سیم پیچ چاپ شده ، موتور سیم پیچ و غیره را به خود اختصاص داده است.

2.5 موتور میکرو برای تجهیزات ویدیویی

تجهیزات ویدیویی با Micro Motors 7 ٪ از جمله دوربین ها ، دوربین ها و غیره را به خود اختصاص داده است. تقاضای سالانه جهان در 350 تا 400 میلیون واحد (مجموعه) ، چنین موتورهایی دقیق هستند ، تولید و پردازش دشوار است ، به خصوص پس از ورود به دیجیتال ، موتور نیازهای خواستار بیشتری را مطرح می کند.

2.6 میکرو موتور برای درایو و کنترل برقی صنعتی

این نوع میکرو موتور 2 ٪ ، از جمله ابزارهای ماشین CNC ، دستکاری ها ، روبات ها و غیره را تشکیل می دهد. این نوع موتور دارای انواع مختلفی ، نیازهای فنی بالایی است و یک کلاس از موتور با تقاضای داخلی سریعتر است.

2.7 هدف خاص میکرو موتور

این نوع موتور حدود 23 ٪ از جمله پرواز هوافضا ، هواپیماهای مختلف ، اسلحه و تجهیزات خودکار ، تجهیزات پزشکی و غیره را تشکیل می دهد. چنین موتورها بیشتر موتورهای ویژه یا موتورهای جدید هستند ، از جمله موتورهایی که با اصل الکترومغناطیسی عمومی در اصل ، ساختار و حالت کار متفاوت هستند ، موتورهای همزمان همزمان با سرعت کم ، موتورهای با زاویه محدود ، موتورهای اولتراسونیک ، موتورهای مایکروویو ، موتورهای خازنی ، و غیره. موتورها در اصل ، ساختار و بهره برداری. ظهور و توسعه این موتورها از نزدیک با توسعه فناوری الکترونیکی و فناوری کنترل ارتباط نزدیکی دارد.

3 فن آوری محصول جدید میکرو موتور

با پیشرفت مستمر علم و فناوری و الزامات جدید کاربردهای عملی ، انواع موتورهای خرد خاص وجود داشته است که با موتورهای الکترومغناطیسی سنتی متفاوت است. آنها مفاهیم ، روش ها ، ساختارها و اصول جدید طراحی را اتخاذ می کنند.

3.1 موتور بدون برس مگنت دائمی

موتور بدون برس جهت توسعه میکرو موتور است که در زمینه های اطلاعات ، لوازم خانگی ، صوتی و تصویری ، حمل و نقل و غیره اعمال شده است. با توسعه سریع مواد آهنربای دائمی و فناوری الکترونیک قدرت ، عملکرد همچنان در حال بهبود است ، قیمت همچنان کاهش می یابد ، موتور بدون برس بیشتر توسعه می یابد ، تقاضا بیشتر و بیشتر خواهد شد ، در مقایسه با موتور موتور غیر همزمان ، مصرف انرژی جدید بدون برس ، 30 ٪ ~ 35 ٪ کاهش می یابد ، تا نیاز به راندمان بالا ، صرفه جویی در مصرف انرژی ، کوچک ، وزن کوچک.

اگرچه قیمت هزینه موتورهای بدون برس از موتورهای ناهمزمان بالاتر است ، به دلیل مصرف انرژی اندک ، راندمان بالا و کاهش هزینه های عملیاتی ، از نظر حفظ انرژی ، محبوبیت موتورهای بدون برس موظف است روند زمان باشد. شرکت های بزرگ جهان در زمینه موتورهای بدون برس ، رقابت شدید را آغاز کرده اند. بنابراین ، با بهبود عملکرد قطعات و مواد ، عملکرد موتورهای بدون برس نیز بسیار بهبود می یابد و سرعت رقابت سرعت توسعه فناوری برجسته تر خواهد بود.

3.2 موتور اولتراسونیک

ultrasonicmotor (ultrasonicmotor ، ultrasonicmotor ، مخفف USM) استفاده از اثر پیزو الکتریک معکوس مواد پیزو الکتریک است ، به طوری که بدن الاستیک (استاتور) در باند فرکانس اولتراسونیک برای ایجاد لرزش مکانیکی میکروسکوپی (فرکانس لرزش بالاتر از 20KHz) ، از طریق حرکت و نشانگر (ortator or ortator) (or or ot or or ortator). چرخش روتور (یا متحرک) چرخش تک جهته ماکرو (یا حرکت خطی). این مفهوم موتور سنتی را می شکند که سرعت و گشتاور توسط اثر الکترومغناطیسی به دست می آید و یکی دیگر از فناوری های جدید قابل توجه در توسعه فناوری میکرو موتور است.

در مقایسه با موتور سنتی ، موتور اولتراسونیک دارای یک سری مزایا است: (1) ساختار ساده ، از دو مؤلفه اساسی تشکیل شده است: قطعات ارتعاش و قطعات متحرک. (2) گشتاور حجم واحد بزرگ است ، که 10 برابر موتور سنتی با همان حجم است. (3) عملکرد کم سرعت خوب است ، سرعت را می توان به صفر تنظیم کرد ، می تواند به طور مستقیم گشتاور بزرگ را با سرعت کم تولید کند. (4) گشتاور ترمز بزرگ ، هیچ ترمز اضافی لازم نیست. (5) زمان مکانیکی کوچک ثابت ، عملکرد سریع خوب ؛ (6) هیچ میدان مغناطیسی و الکتریکی ، تداخل الکترومغناطیسی و نویز الکترومغناطیسی.

در حال حاضر ، بسیاری از شرکت ها در برخی از کشورهای خارجی مانند ژاپن کاربردهای عملی تجاری را به دست آورده اند. از محصولات جدید موتورهای اولتراسونیک از Canon ، Panasonic ، Hitachi و سایر شرکت ها در دوربین های پیشرفته ، دوربین های دوربین و سازهای نوری استفاده شده است. جهت توسعه فناوری موتور اولتراسونیک بهبود بیشتر کارایی است.

موتور اولتراسونیک یک اصل و ساختار جدید را اتخاذ می کند ، نیازی به آهن ربا و کویل ندارد ، اما از اثر پیزوالکتریک معکوس مواد پیزوالکتریک و لرزش اولتراسونیک برای به دست آوردن مستقیم حرکت و نیرو استفاده می کند. این مفهوم موتور را می شکند که سرعت و گشتاور تاکنون توسط اثر الکترومغناطیسی به دست می آید و یک فناوری پیشرفته در خط مقدم علم فعلی جهان است. به دلیل سونوگرافی ، این موتور ویژگی های بسیاری دارد که موتور الکترومغناطیسی از آن برخوردار نیست ، اگرچه اختراع و توسعه آن تنها 20 سال تاریخ است ، اما در هوافضا ، روباتیک ، اتومبیل ، موقعیت یابی دقیق ، تجهیزات پزشکی ، میکرو ماشین آلات و سایر زمینه ها با موفقیت به کار رفته است.

3.3 موتور بلبرینگ پویا با سرعت بالا

با توسعه محصولات اطلاعاتی در جهت راندمان بالا ، چگالی بالا و میکرو نازک ، موتور بدون برس مگنت دائمی که از آن پشتیبانی می کند ، سرعت آن تا 8000 ~ 50000R در دقیقه دارد. یاطاقان موتورهای پر سرعت نیز جایگزین یاتاقان های ساده سنتی با یاتاقان های فشار پویا برای غلبه بر بسیاری از مشکلات فنی ناشی از سرعت بالا خواهد شد. در مقایسه با یاتاقان توپ و یاتاقان ساده ، تحمل فشار پویا مزایای بسیاری دارد. این امر می تواند نوسانات نامنظم شافت را مهار کند ، مقاومت در برابر ضربه ، عمر طولانی ، سر و صدای کم و غیره را بهبود بخشد.

موتور بلبرینگ فشار پویا دارای دو نوع مایع و هوا است ، سرعت کلی با تحمل فشار پویا سیال ، سرعت بالا با تحمل فشار پویا هوا کم است. اگرچه هنوز برخی از مشکلات فنی برای حل بیشتر وجود دارد ، اما جهت توسعه موتورهای تحمل فشار پویا با سرعت بالا به طور کلی تأیید شده است.

3.4 موتور خطی

با توسعه سریع فناوری کنترل خودکار ، نیازهای دقت موقعیت یابی سیستم های مختلف کنترل اتوماتیک بالاتر و بالاتر می شوند و موتور سنتی چرخشی همراه با مجموعه ای از مکانیسم تحول متشکل از دستگاه های حرکتی خطی نمی تواند برآورده شود ، درایو خطی مستقیم یکی از محتویات تحقیقات فناوری درایو مدرن است ، موتور خطی یکی از فناوری های کلیدی است. زمینه کاربرد موتور خطی نیز گسترده است ، در صورت نیاز به حرکت خطی دستگاه ، استفاده از موتور خطی مستقیم درایو مستقیم از موتور چرخشی برتر خواهد بود. دقت کنترل می تواند بهبود یابد زیرا مکانیسم تحول حرکت حذف شده است.

موتور 3.5 موتور سوپر میکرو

فناوری Micro Motor یک زمینه جدید فناوری پیشرفته از فناوری سیستم میکرو الکترومکانیکی (MEMS) است که در 20 سال گذشته توسعه یافته است ، که با فناوری میکرو ماشین سازی مبتنی بر سیلیکون مواد نیمه هادی مشخص می شود ، که برای تولید دستگاه هایی با عملکرد تبدیل انرژی و عملکرد در محدوده اندازه از میلی متر به میکرون استفاده می شود. ظهور فناوری MEMS باعث جهش انقلابی در فناوری تولید مکانیکی سنتی شده است.

Ultramicromotor دارای اصل الکترواستاتیک Ultramicromotor و الکترومغناطیسی ultramicromotor است ، زیرا ultramicromotor الکترومغناطیسی بزرگتر از گشتاور ultramicromotor الکترواستاتیک ، راندمان تبدیل بالا ، عمر طولانی است ، در بسیاری از زمینه ها مانند آندوسکوپ ها ، میکروروب ها و غیره اعمال شده است. در حال حاضر ، ایالات متحده ، ژاپن ، روسیه ، آلمان و سایر کشورها برای انجام تحقیقات و کاربرد این فناوری ، منابع نیروی انسانی ، مادی و مالی زیادی را سرمایه گذاری کرده اند و پیشرفت بزرگی را کسب کرده اند و برخی نیز به عملی رسیده اند. به عنوان مثال ، شرکت ژاپن توشیبا وزن 40mg ، سرعت 60 ~ 1000R در دقیقه ، ولتاژ 1.7 ولت ، قطر تنها 0.8 میلی متر در کوچکترین موتور میکرو جهان را توسعه داد ، مانند دانشگاه شانگهای جیائو تانگ نیز در حال توسعه قطر 1 میلی متر میکرو موتور است. می توان انتظار داشت که با توسعه و کاربرد فناوری ساخت نانو ، موتور Supermicro نیز تا حد زیادی توسعه یابد ، به طوری که آنها زمینه های کاربرد بیشتری دارند.

3.6 موتور مولکولی

با توسعه MEMS ، سیستم الکتریکی نانو (Na2noelectromechansystems ، NEMS) ظاهر شد ، اندازه ویژگی ها ممکن است از چند صد تا چند نانومتر باشد که برخی از آنها کاربردهای بالقوه مهمی در زمینه زیست پزشکی دارند. ریکیک سونگ و همکاران. از دانشگاه کرنل در ایالات متحده یک موتور بیومولکولی منفرد را با یک سیستم معدنی نانو برای تشکیل یک دستگاه نانومکانیکی ترکیبی که توسط یک موتور مولکولی هدایت می شود ، ادغام کرد. با هیدرولیز کردن ATP (آدنوزین تری فسفات) در یک سیستم فعال ، موتور بیومولکولی (کمتر از 8 نانومتر به قطر و طول 14 نانومتر) موتور قادر به تولید حداکثر گشتاور 80 تا 100 pnm ، سازگار با اندازه و ثابت های مکانیکی سازه های نانومیک است که امروزه می توان تولید کرد. انتظار می رود این فناوری جدید در تمیز کردن رگ های خونی نقش داشته باشد.

4 روند توسعه میکرو موتور

پس از ورود به قرن بیست و یکم ، توسعه پایدار اقتصاد جهانی با دو موضوع مهم روبرو است - ——— - انرژی و حفاظت از محیط زیست ، از یک سو ، پیشرفت جامعه بشری ، افراد نیاز به کیفیت بالاتر و بالاتر برای کیفیت زندگی دارند و آگاهی از زندگی در حال زندگی قوی تر و قوی تر می شود ، زیرا نه تنها در حال استفاده از محصولات به طور خاص در صنعت و همچنین در صنعت تجارت و خدمات معدن استفاده می شود. ایمنی موتور مستقیماً ایمنی اموال شخصی را به خطر می اندازد. لرزش ، سر و صدا و تداخل الکترومغناطیسی موتور به خطر عمومی آلاینده محیط تبدیل می شود. کارآیی موتور به طور مستقیم با مصرف انرژی و انتشار گازهای مضر در ارتباط است ، بنابراین نیازهای بین المللی برای این شاخص های فنی بیشتر و دقیق تر است ، مورد توجه صنعت حرکات در داخل و خارج از کشور قرار گرفته است ، از ساختار حرکتی ، فرآیند ، مواد ، اجزای الکترونیکی ، خطوط کنترل و جنبه های دیگر بین المللی ، تحقیقات تکنیکی دیگر ، عملکردهای دیگر را اجرا می کند ، در مورد عملکردهای دیگر ، از نظر تکنیک های دیگر ، عملکردهای جدید در مورد محصولات جدید ، عملکردهای جدید در زمینه استفاده از انرژی ، و سایر روشهای مربوط به حفاظت از انرژی ، بازارهای جدید را اجرا می کنند و در مورد عملکردهای دیگر ، از نظر تکنیک های دیگر ، از نظر تکنیک های جدید ، بازارهای جدید و نوآورانه محصولات را در مورد بازده های جدید ارائه می دهند. صرفه جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست ، و پیشرفت فن آوری مربوطه ، مانند تمبر حرکتی جدید ، طراحی سیم پیچ ، بهبود ساختار تهویه و از بین رفتن کم و مواد مغناطیسی با نفوذپذیری بالا ، مواد آهنربای دائمی زمین نادر ، فناوری کاهش سر و صدا و لرزش ، فناوری الکترونیک قدرت ، فناوری کنترل ، کاهش فناوری تداخل الکترومغناطیسی و سایر تحقیقات کاربردی.

براساس فرض تسریع روند جهانی سازی اقتصادی ، کشورها توجه بیشتری به دو موضوع اصلی صرفه جویی در مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست ، تقویت مبادلات فنی و همکاری بین المللی و تسریع سرعت نوآوری تکنولوژیکی دارند ، روند توسعه فناوری میکرو موتور این است: (1) فناوری بالا و جدید را اتخاذ کرده و در جهت الکترونیکی توسعه می یابد. (2) راندمان بالا ، صرفه جویی در مصرف انرژی و توسعه سبز. (3) به قابلیت اطمینان بالا ، توسعه سازگاری الکترومغناطیسی. (4) به سر و صدای کم ، لرزش کم ، کم هزینه ، توسعه قیمت ؛ (5) به توسعه تخصصی ، متنوع و هوشمند.

علاوه بر این ، میکرو موتور مدولار سازی ، ترکیبی ، جهت مچاترونیک هوشمند و بدون برس ، بدون هسته آهن ، جهت مغناطیس دائمی است ، به ویژه قابل توجه این است که با استفاده از میکرو موتور ، محیط تغییر می کند ، اصل الکترومغناطیسی سنتی موتور نمی تواند کاملاً راضی باشد. با دستاوردهای جدید رشته های مرتبط ، از جمله اصول جدید و مواد جدید ، توسعه موتورهای خرد خاص با اصول غیر الکترومغناطیسی به جهت مهمی از رشد حرکتی تبدیل شده است.