Mikromoottori viittaa periaatteeseen, rakenteeseen, suorituskykyyn, toimintaan ja niin edelleen eroavat perinteisestä moottorista, ja äänenvoimakkuus ja lähtöteho ovat hyvin pieniä moottoria. Yleensä mikromoottorin ulkohalkaisija ei ole suurempi kuin 130 mm, ja teho on satojen milliwattien ja satojen wattien välillä. Sitä on käytetty laajalti sotilas- ja siviilikäyttöön tarkoitetuissa nykyaikaisissa laitteissa ja sen ohjausjärjestelmissä, kuten tykistöohjauksessa, ohjusohjauksessa, lentokoneiden automaattiohjauksessa, CNC-työstökoneissa, sukkulattomissa ompelukoneiden ohjauksessa, teollisuuden ompelukoneiden ohjauksessa, telemetriassa ja kauko-ohjauksessa, audio- ja videolaitteissa, automaattisissa instrumenteissa ja tietokoneiden oheislaitteissa jne., jotka kaikki käyttävät suurta määrää mikromoottoreita.
Nykyään käytännön sovelluksissa mikromoottoreita on kehitetty aikaisemmasta yksinkertaisesta käynnistyksen ohjauksesta, tehon tuottamisesta sen nopeuden, asennon, vääntömomentin jne. tarkkaan säätöön, erityisesti teollisuusautomaatiossa, toimistoautomaatiossa ja kotiautomaatiossa, lähes kaikki käyttävät moottoriteknologiaa, mikroelektroniikkateknologiaa ja tehoelektroniikkateknologiaa yhdistettynä mekatroniikkatuotteita. Elektronisaatio on väistämätön trendi mikromoottoreiden kehityksessä.
2 Mikromoottorin käyttöalue（onttokuppimoottori )
Nykyaikainen mikromoottoriteknologia yhdistää useita korkean ja uuden teknologian, kuten moottoreita, tietokoneita, ohjausteoriaa ja uusia materiaaleja, ja on siirtymässä sotilaallisesta ja teollisesta jokapäiväiseen elämään. Siksi mikromoottoriteknologian kehitystä tulisi mukauttaa pilariteollisuuden ja korkean teknologian teollisuuden kehitystarpeisiin. Mikromoottoria käytetään pääasiassa seuraavissa asioissa:
2.1 Mikroerikoismoottorit kodinkoneisiin
Käyttäjien tarpeiden jatkuvaa täyttämistä ja informaatioajan tarpeisiin sopeutumista, energiansäästöä, mukavuutta, verkottumista, älykkyyttä ja jopa verkkokodinkoneiden (tietokotikoneet) saavuttamiseksi kodinkoneiden vaihtosykli on erittäin nopea, ja tukimoottorille asetetaan korkean hyötysuhteen, alhaisen melun, alhaisen tärinän, alhaisen hinnan, säädettävän nopeuden ja älykkyyden vaatimukset. Kodinkoneiden mikromoottorit muodostavat 8 % mikromoottoreiden kokonaismäärästä: mukaan lukien ilmastointilaitteet, pesukoneet, jääkaapit, mikroaaltouunit, sähkötuulettimet, pölynimurit, vedenpoistokoneet jne.
Maailman vuotuinen kysyntä 450-500 miljoonalle yksikölle (sarjalle), tällainen moottoriteho ei ole suuri, mutta monipuolinen. Kodinkoneiden mikromoottoreiden kehitystrendit ovat: ① Harjattomat kestomagneettimoottorit korvaavat vähitellen yksivaiheiset asynkroniset moottorit; ② Optimoi suunnittelu, paranna tuotteiden laatua ja tehokkuutta; ③ Ota käyttöön uusi rakenne ja uusi teknologia tuotannon tehokkuuden parantamiseksi.
2.2 Mikromoottori tietojenkäsittelylaitteille
Mikromoottoreilla varustettujen tietojenkäsittelylaitteiden osuus oli 29 %: mukaan lukien tiedon syöttö, tallennus, käsittely, tulostus, johtaminen ja muut linkit, mukaan lukien viestintälaitteet. Maailma tarvitsee 1,5 miljardia (sarjaa) vuodessa, pääasiassa kestomagneetti-DC-moottoreita, harjattomia DC-moottoreita, askelmoottoreita, mikrosynkronimoottoreita ja niin edelleen. Microcomputer (PC) vuotuinen tuotanto on noin 100 miljoonaa yksikköä vuonna 2000,2005 odotetaan olevan 200 miljoonaa yksikköä, koska se tukee keskeisiä komponentteja mikro-moottori kysyntä, yhä korkeat vaatimukset. Suurin osa näistä moottoreista on tarkkuuskestomagneettiharjattomia moottoreita ja tarkkuusaskelmoottoreita.
Niiden ominaisuudet ja kehityssuunnat ovat:
(1) Korkeat investointituotteet Tämän tyyppisillä moottoreilla on erittäin korkeat vaatimukset nopeuden vakaudelle ja pyörivän akselin juoksulle, joten tämän tyyppinen moottori on yhdistelmä kehittynyttä valmistustekniikkaa ja kehittyvää tehoelektroniikkateknologiaa korkean teknologian, korkean investointien tuotteissa, jotka ovat yleensä keskittyneet suurten yritysten kansainväliseen kehittämiseen ja tuotantoon.
(2) Miniatyrisointi ja hilseily Tietotuotteiden pienentämisen ja siirrettävyyden tarpeiden täyttämiseksi niiden tukimoottoreille esitetään miniatyrisointi- ja hilseilyvaatimukset.
(3) Suuri nopeus Kun tietokoneiden oheislaitteiden tallennustiheyttä parannetaan jatkuvasti, tukimoottorin nopeuden tulee olla yli 8000 r/min.
2.3 Mikromoottori autoon
Autojen mikromoottoreiden osuus oli 13 %, mukaan lukien käynnistysgeneraattorit, pyyhinmoottorit, ilmastointi- ja jäähdytyspuhaltimien moottorit, sähköiset nopeusmittarit, ikkunanostimet ja ovien lukkomoottorit. Vuonna 2000 maailman autotuotanto oli noin 54 miljoonaa, keskimäärin 15 moottoria ajoneuvoa kohden, ja maailmanlaajuisesti tarvittiin 810 miljoonaa.
Autojen mikromoottoriteknologian kehittämisen painopiste:
(1) Korkea hyötysuhde, suuri voima, energiansäästö nopealla, tehokkaalla magneettisen materiaalin valinnalla, tehokkaalla jäähdytysvälineellä ja ohjaimen tehokkuuden parantamisella ja muilla toimenpiteillä sen toiminnan tehokkuuden parantamiseksi.
(2) Älykäs auton älykkään moottorin ja ohjaimen saavuttamiseksi, jotta auto toimii parhaassa tilassa minimienergiankulutuksen saavuttamiseksi.
2.4 Mikromoottori audiolaitteille
Mikromoottoreilla varustettujen audiolaitteiden osuus oli 18 %, mukaan lukien levysoittimet, tallentimet, VCD- ja DVD-videolevyt. Maailmanlaajuinen kysyntä on yli miljardi yksikköä vuodessa. Tällä hetkellä kotimaisen tuotannon osuus on noin 60%, pääasiassa painettu käämimoottori, käämityslevymoottori ja niin edelleen.
2,5 mikromoottori videolaitteille
Mikromoottoreilla varustettujen videolaitteiden osuus oli 7 %, mukaan lukien kamerat, kamerat ja niin edelleen. Maailman vuotuinen kysyntä 350-400 miljoonaa yksikköä (sarjaa), kuten moottorit ovat tarkkoja, valmistus ja käsittely on vaikeaa, varsinkin digitaalisen siirtymisen jälkeen, moottori esittää vaativampia vaatimuksia.
2.6 Mikromoottori teollisuuden sähkökäyttöön ja ohjaukseen
Tällaisten mikromoottorien osuus on 2%, mukaan lukien CNC-työstökoneet, manipulaattorit, robotit jne. Pääasiassa AC-servomoottorille, tehoaskelmoottorille, laajanopeuksiselle tasavirtamoottorille, AC-harjattomalle moottorille ja niin edelleen. Tällaisilla moottoreilla on monia lajikkeita, korkeat tekniset vaatimukset, ja se on moottoriluokka, jolla on nopeampi kotimainen kysyntä.
2.7 Erikoiskäyttöinen mikromoottori
Tämäntyyppisten moottorien osuus on noin 23 %, mukaan lukien ilmailulento, erilaiset lentokoneet, automatisoidut aseet ja laitteet, lääketieteelliset laitteet ja niin edelleen. Tällaiset moottorit ovat enimmäkseen erikoismoottoreita tai uusia moottoreita, mukaan lukien moottorit, jotka poikkeavat yleisestä sähkömagneettisesta periaatteesta periaatteessa, rakenteessa ja toimintatavassa, pääasiassa hitaita synkronimoottoreita, harmoniset moottorit, rajoitettukulmamoottorit, ultraäänimoottorit, mikroaaltomoottorit, kapasitiiviset moottorit, sähköstaattiset moottorit jne. Niitä ovat ultraäänimoottorit ja sähkömoottorista eri moottorit, kapselimoottorit, mikroaaltomoottorit. yleismoottorit periaatteessa, rakenteessa ja toiminnassa. Näiden moottoreiden syntyminen ja kehitys liittyvät läheisesti elektroniikkatekniikan ja ohjaustekniikan kehitykseen.
3 Mikromoottori uusi tuotetekniikka
Tieteen ja tekniikan jatkuvan kehityksen ja käytännön sovellusten uusien vaatimusten myötä on olemassa useita mikroerikoismoottoreita, jotka eroavat perinteisistä sähkömagneettisista moottoreista. He omaksuvat uudenlaisia suunnittelukonsepteja, menetelmiä, rakenteita ja periaatteita.
3.1 Harjaton kestomagneettimoottori
Harjaton moottori on mikromoottorin kehityssuunta, jota on sovellettu tiedon, kodinkoneiden, äänen ja videon, kuljetuksen ja niin edelleen aloilla. Kestomagneettimateriaalien ja tehoelektroniikkatekniikan nopean kehityksen myötä suorituskyky paranee edelleen, hinta laskee edelleen, harjatonta moottoria kehitetään edelleen, kysyntä on yhä suurempi verrattuna yleiseen asynkroniseen moottoriin, uuden harjattoman moottorin tehonkulutus laski 30% ~ 35%, jotta se vastaa korkean hyötysuhteen, energiansäästön, pienen, kevyen painon vaatimuksia.
Vaikka harjattomien moottoreiden omakustannushinta on korkeampi kuin asynkronisten moottoreiden, pienen virrankulutuksen, korkean hyötysuhteen ja alhaisempien käyttökustannusten vuoksi energiansäästön kannalta harjattomien moottoreiden suosio on väistämättä The Timesin trendi. Maailman suuret yritykset ovat käynnistäneet kovaa kilpailua harjattomien moottoreiden alalla. Siksi komponenttien ja materiaalien suorituskyvyn parantamisen myötä myös harjattomien moottoreiden suorituskyky paranee huomattavasti, ja teknologian kehityksen nopeuskilpailu on näkyvämpi.
3.2 Ultraäänimoottori
ultraäänimoottori (ultraäänimoottori, ultraäänimoottori, lyhenne USM) on pietsosähköisten materiaalien käänteisen pietsosähköisen vaikutuksen käyttö siten, että elastinen kappale (staattori) ultraäänitaajuuskaistalla tuottaa mikroskooppisen mekaanisen värähtelyn (värähtelytaajuus yli 20 kHz) staattorin ja staattorin välisen kitkan kautta pyörivään staattoriin (moottoriin) (tai siirrettävä) makro yksisuuntainen kierto (tai lineaarinen liike). Se rikkoo perinteisen moottorin käsitteen, jonka mukaan nopeus ja vääntömomentti saadaan sähkömagneettisesta vaikutuksesta, ja se on toinen merkittävä uusi tekniikka mikromoottoritekniikan kehityksessä.
Perinteiseen moottoriin verrattuna ultraäänimoottorilla on useita etuja: (1) yksinkertainen rakenne, se koostuu kahdesta peruskomponentista: tärinäosista ja liikkuvista osista; (2) yksikkötilavuuden vääntömomentti on suuri, mikä on 10 kertaa suurempi kuin perinteisen saman tilavuuden moottorin; (3) Alhainen suorituskyky on hyvä, nopeus voidaan säätää nollaan, se voi tuottaa suoraan suuren vääntömomentin alhaisella nopeudella; (4) Suuri jarrutusmomentti, lisäjarrua ei tarvita; (5) Pieni mekaaninen aikavakio, hyvä nopea suorituskyky; (6) Ei magneetti- ja sähkökenttiä, ei sähkömagneettisia häiriöitä tai sähkömagneettista kohinaa.
Tällä hetkellä monet yritykset joissakin ulkomaissa, kuten Japanissa, ovat saaneet kaupallisen käytännön sovelluksen. Canonin, Panasonicin, Hitachin ja muiden yritysten uusia ultraäänimoottoreiden tuotteita on käytetty edistyneissä kameroissa, videokameroissa ja optisissa instrumenteissa. Ultraäänimoottoritekniikan kehityssuunta on tehokkuuden edelleen parantaminen.
Ultraäänimoottori ottaa käyttöön uuden periaatteen ja rakenteen, ei tarvitse magneetteja ja keloja, mutta käyttää pietsosähköisten materiaalien käänteistä pietsosähköistä vaikutusta ja ultraäänivärähtelyä saadakseen suoraan liikkeen ja voiman (hetken). Se rikkoo moottorin käsitteen, jonka mukaan nopeus ja vääntömomentti saadaan tähän mennessä sähkömagneettisella vaikutuksella, ja se on huipputeknologiaa nykyisen maailmantieteen eturintamassa. Ultraäänen ansiosta moottorilla on monia ominaisuuksia, joita sähkömagneettisella moottorilla ei ole, vaikka sen keksinnöllä ja kehityksellä on vain 20 vuoden historia, mutta ilmailussa, robotiikassa, autoissa, tarkkuuspaikannuksessa, lääketieteellisissä laitteissa, mikrokoneissa ja muilla aloilla on käytetty menestyksekkäästi.
3.3 Nopea dynaaminen painelaakerimoottori
Tietotuotteita kehitettäessä korkean hyötysuhteen, suuren tiheyden ja mikroohuuden suuntaan, sitä tukevan tarkkuuskestomagneettisen harjattoman moottorin nopeus on jopa 8000 ~ 50000 r/min. Nopeiden moottoreiden laakerit korvaavat myös perinteiset liukulaakerit dynaamisilla painelaakereilla, jotta voidaan ratkaista monet suuresta nopeudesta johtuvat tekniset ongelmat. Kuulalaakereihin ja liukulaakereihin verrattuna dynaamisella painelaakerilla on monia etuja. Se voi estää epäsäännöllistä akselin heilahtelua, parantaa iskunkestävyyttä, pitkää käyttöikää, alhaista melua ja niin edelleen.
Dynaamisessa painelaakeroidussa moottorissa on kahdenlaisia nesteitä ja ilmaa, yleinen nopeus on alhainen nestedynaamisella painelaakerilla, suuri nopeus ilmadynaamisella painelaakerilla. Vaikka teknisiä ongelmia on vielä ratkaistava, nopeiden dynaamisten painelaakerimoottorien kehityssuunta on yleisesti vahvistettu.
3.4 Lineaarimoottori
Automaattisen ohjaustekniikan nopean kehityksen myötä eri automaattisten ohjausjärjestelmien paikannustarkkuusvaatimukset ovat yhä korkeammat, ja perinteinen pyörivä moottori yhdistettynä lineaarisista liikelaitteista koostuvaan muunnosmekanismiin ei voi täyttää tarkkuusvaatimuksia, suora lineaarinen käyttö on yksi nykyaikaisen servokäyttöteknologian tutkimuksen sisällöstä, lineaarimoottori on yksi avainteknologioista. Lineaarimoottorin sovellusalue on myös laaja, laitteen lineaarisen liikkeen tarpeessa suorakäyttöisen lineaarimoottorin käyttö on parempi kuin pyörivä moottori. Ohjauksen tarkkuutta voidaan parantaa, koska liikkeen muunnosmekanismi on jätetty pois.
3.5 Supermicro moottori
Mikromoottoritekniikka on viimeisten 20 vuoden aikana kehitetty uusi korkean teknologian ala mikroelektromekaanisen järjestelmätekniikan (MEMS) alalla, jolle on ominaista puolijohdemateriaaliin piiiin perustuva mikrokoneistustekniikka, jota käytetään energian muunto- ja siirtotoimintojen valmistukseen millimetreistä mikroniin. MEMS-teknologian esiintulo on tehnyt vallankumouksellisen harppauksen perinteisessä mekaanisessa valmistustekniikassa.
Ultramikromoottorilla on ultramikromoottorin ja sähkömagneettisen ultramikromoottorin sähköstaattinen periaate, koska sähkömagneettinen ultramikromoottori on suurempi kuin sähköstaattinen ultramikromoottorin vääntömomentti, korkea muunnostehokkuus, pitkä käyttöikä, sitä on käytetty monilla aloilla, kuten endoskoopit, mikrorobotit ja niin edelleen. Tällä hetkellä Yhdysvallat, Japani, Venäjä, Saksa ja muut maat ovat investoineet paljon työvoimaa, aineellisia ja taloudellisia resursseja tämän tekniikan tutkimukseen ja soveltamiseen, ja ne ovat edistyneet suuresti, ja jotkut ovat saavuttaneet käytännön. Esimerkiksi Japani Toshiba yritys kehitti paino 40mg, nopeus 60 ~ 1000r/min, jännite 1.7V, halkaisija vain 0.8mm maailman pienin mikromoottori, kuten Shanghai Jiao Tong University kehittää myös halkaisijaltaan 1mm mikromoottori. Voidaan olettaa, että nanovalmistusteknologian kehityksen ja soveltamisen myötä myös supermikromoottorit kehittyvät voimakkaasti, jotta niillä on enemmän sovellusalueita.
3.6 Molekyylimoottori
Ilmestyi MEMS:n, nanosähköjärjestelmän (na2noelectromechanicalsystems, NEMS) kehityksen myötä, ominaisuuksien koot voivat olla muutamasta sadasta muutamaan nanometriin, joista joillakin on tärkeitä sovelluksia biolääketieteen alalla. RickyK. Soong et ai. Yhdysvaltalainen Cornellin yliopisto integroi yhden biomolekyylimoottorin nanomittakaavan epäorgaaniseen järjestelmään muodostaen hybridin nanomekaanisen laitteen, jota ohjaa molekyylimoottori. Hydrolysoimalla ATP:tä (adenosiinitrifosfaattia) aktiivisessa järjestelmässä biomolekyylinen (halkaisijaltaan alle 8 nm ja pituus 14 nm) moottori pystyy tuottamaan maksimivääntömomentin 80-100 pN·nm, mikä on yhteensopiva nykyään valmistettavien nanomekaanisten rakenteiden koon ja mekaanisten vakioiden kanssa. Tällä uudella tekniikalla odotetaan olevan rooli verisuonten puhdistuksessa.
4 mikromoottorin kehitystrendi
2000-luvulle tultuaan maailmantalouden kestävä kehitys kohtaa kaksi keskeistä kysymystä ———— energia ja ympäristönsuojelu, toisaalta ihmisyhteiskunnan edistyminen, ihmisillä on yhä korkeammat vaatimukset elämänlaadulle ja tietoisuus ympäristönsuojelusta vahvistuu ja vahvistuu, koska mikromoottoria ei käytetä vain teollisuus- ja kaivosyrityksissä, vaan myös autoteollisuudessa, erityisesti kaupallisessa ja palveluteollisuudessa. vaarantaa henkilökohtaisen omaisuuden turvallisuuden; Moottorin tärinä, melu ja sähkömagneettiset häiriöt muodostavat yleisen ympäristön saastuttamisen vaaran. Moottorin tehokkuus liittyy suoraan energiankulutukseen ja haitallisiin kaasupäästöihin, joten kansainväliset vaatimukset näille teknisille indikaattoreille ovat yhä tiukemmat, on herättänyt autoteollisuuden huomion kotimaassa ja ulkomailla moottorirakenteesta, prosessista, materiaaleista, elektronisista komponenteista, ohjauslinjoista ja sähkömagneettisesta suunnittelusta ja muista energiansäästötutkimuksen näkökohdista, mikromoottorista uusi tuotekierros erinomaisen teknisen suorituskyvyn perusteella. teknologinen kehitys, kuten uusi moottorin leimaaminen, käämityksen suunnittelu, ilmanvaihtorakenteen parantaminen ja vähähäviöiset ja korkean läpäisevyyden magneettiset materiaalit, harvinaisten maametallien kestomagneettimateriaalit, melun ja tärinän vähentämistekniikka, tehoelektroniikkatekniikka, ohjaustekniikka, sähkömagneettisten häiriöiden vähentämistekniikka ja muu sovellustutkimus.
Talouden globalisaation kiihtymisen lähtökohtana maat kiinnittävät enemmän huomiota kahteen pääkysymykseen, energiansäästöön ja ympäristönsuojeluun, vahvistavat kansainvälistä teknistä vaihtoa ja yhteistyötä sekä nopeuttavat teknologisten innovaatioiden vauhtia, mikromoottoritekniikan kehitystrendi on: (1) ottavat käyttöön korkean ja uuden teknologian ja kehittyvät elektroniikan suuntaan; (2) Korkea hyötysuhde, energiansäästö ja vihreä kehitys; (3) korkea luotettavuus, sähkömagneettisen yhteensopivuuden kehittäminen; (4) Alhainen melu, alhainen tärinä, alhainen hinta, hintakehitys; (5) Erikoistuneeseen, monipuoliseen ja älykkääseen kehittämiseen.
Lisäksi mikromoottori on modularisoitu, yhdistelmä, älykäs mekatroniikkasuunta ja harjaton, ei rautaydintä, pysyvä magnetointisuunta, erityisen huomionarvoista on, että mikromoottoria käytettäessä ympäristö muuttuu, moottorin perinteinen sähkömagneettinen periaate ei voi olla täysin tyytyväinen. Muihin liittyvien tieteenalojen uusien saavutusten, mukaan lukien uudet periaatteet ja uudet materiaalit, myötä ei-sähkömagneettisilla periaatteilla varustettujen mikroerikoismoottorien kehittämisestä on tullut tärkeä moottorin kehityksen suunta.
