Mikromotor se odnosi na princip, strukturu, performanse, funkciju i tako dalje koji se razlikuju od konvencionalnog motora, a volumen i izlazna snaga su vrlo mali motor. Općenito, vanjski promjer mikromotora nije veći od 130 mm, a snaga je između stotina milivata i stotina vata. Naširoko se koristi u modernoj vojnoj i civilnoj opremi i njezinom sustavu upravljanja, kao što je upravljanje topništvom, navođenje projektila, automatsko pilotiranje zrakoplova, CNC alatni strojevi, upravljanje tkalačkim stanom bez šatla, upravljanje industrijskim šivaćim strojevima, telemetrija i daljinsko upravljanje, audio i video oprema, automatski instrumenti i računalne periferije itd., a svi koriste veliki broj mikro motora.
Danas, u praktičnim primjenama, mikromotori su razvijeni od prošlosti jednostavne kontrole pokretanja, u svrhu pružanja snage, do precizne kontrole njegove brzine, položaja, zakretnog momenta itd., posebno u industrijskoj automatizaciji, automatizaciji ureda i kućnoj automatizaciji, gotovo svi koriste tehnologiju motora, tehnologiju mikroelektronike i tehnologiju energetske elektronike kombinirane mehatroničke proizvode. Elektronizacija je neizbježan trend u razvoju mikro motora.
2 Područje primjene mikro motora（motor sa šupljom čašom )
Suvremena mikromotorna tehnologija integrira niz visokih i novih tehnologija kao što su motori, računala, teorija upravljanja i novi materijali, te prelazi iz vojne i industrijske u svakodnevni život. Stoga razvoj mikromotorne tehnologije treba prilagoditi razvojnim potrebama stupnih industrija i industrija visoke tehnologije. Mikromotor se uglavnom koristi u sljedećim aspektima:
2.1 Mikro specijalni motori za kućanske aparate
Kako bi se kontinuirano zadovoljili zahtjevi korisnika i prilagodili potrebama informacijskog doba, kako bi se postigla ušteda energije, udobnost, umrežavanje, inteligencija, pa čak i umreženi kućanski uređaji (informacijski kućanski uređaji), ciklus zamjene kućanskih uređaja je vrlo brz, a zahtjevi visoke učinkovitosti, niske buke, niske vibracije, niske cijene, podesive brzine i inteligencije postavljeni su za prateći motor. Mikromotori za kućanske aparate čine 8% ukupnog broja mikromotora: uključujući klima uređaje, perilice rublja, hladnjake, mikrovalne pećnice, električne ventilatore, usisavače, strojeve za odvodnjavanje itd.
Svjetska godišnja potražnja za 450 do 500 milijuna jedinica (kompleta), takva snaga motora nije velika, ali širok izbor. Trendovi razvoja mikromotora za kućanske aparate su: ① motori bez četkica s trajnim magnetima postupno će zamijeniti jednofazne asinkrone motore; ② Optimizirajte dizajn, poboljšajte kvalitetu i učinkovitost proizvoda; ③ Usvojiti novu strukturu i novu tehnologiju za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje.
2.2 Mikro motor za opremu za obradu informacija
Oprema za obradu informacija s mikro motorima činila je 29%: uključujući ulaz informacija, pohranu, obradu, izlaz, provođenje i druge veze, uključujući komunikacijsku opremu. Svijet treba 1,5 milijardi (kompleta) godišnje, uglavnom istosmjernih motora s trajnim magnetima, istosmjernih motora bez četkica, koračnih motora, mikro sinkronih motora i tako dalje. Očekuje se da će godišnja proizvodnja mikroračunala (PC) od oko 100 milijuna jedinica u 2000., 2005. biti 200 milijuna jedinica, za njegove potporne ključne komponente potražnje za mikro-motorima, sve višim zahtjevima. Većina ovih motora su precizni motori bez četkica s permanentnim magnetima i precizni koračni motori.
Njihove karakteristike i pravci razvoja su:
(1) Proizvodi s visokim ulaganjima Ova vrsta motora ima vrlo visoke zahtjeve za stabilnošću brzine i odstupanjem rotirajućeg vratila, tako da je ovaj tip motora kombinacija napredne proizvodne tehnologije i tehnologije energetske elektronike u nastajanju visoke tehnologije, proizvoda s visokim ulaganjima, općenito koncentriranih na međunarodni razvoj i proizvodnju velikih tvrtki.
(2) Minijaturizacija i flaky Kako bi se zadovoljile potrebe minijaturizacije i prenosivosti informacijskih proizvoda, zahtjevi za minijaturizacijom i flaky postavljeni su za njihove prateće motore.
(3) Velika brzina Uz kontinuirano poboljšanje gustoće pohrane računalnih periferija, potrebno je da brzina potpornog motora bude iznad 8000 o/min.
2.3 Mikro motor za automobile
Mikro motori za automobile činili su 13%, uključujući starter generatore, motore brisača, motore za klima uređaje i ventilatore, električne brzinomjere, podizače prozora i motore za zaključavanje vrata. Godine 2000. svjetska proizvodnja automobila iznosila je oko 54 milijuna, s prosječno 15 motora po vozilu, a bilo je potrebno 810 milijuna diljem svijeta.
Fokus razvoja tehnologije automobilskih mikro motora:
(1) Visoka učinkovitost, velika snaga, ušteda energije putem odabira magnetskog materijala velike brzine, visokih performansi, visokoučinkovitih sredstava za hlađenje i poboljšanja učinkovitosti kontrolera i drugih mjera za poboljšanje učinkovitosti njegovog rada.
(2) Inteligentno za postizanje inteligentnog motora i kontrolera automobila, tako da automobil radi u najboljem stanju, kako bi se postigla minimalna potrošnja energije.
2.4 Mikro motor za audio opremu
Audio oprema s mikro motorima činila je 18%, uključujući gramofone, rekordere, VCD i DVD video diskove. Svjetska potražnja je više od 1 milijarde jedinica godišnje. Trenutačno domaća proizvodnja čini oko 60%, uglavnom tiskani motor za namatanje, motor za namotavanje diska i tako dalje.
2.5 Mikro motor za video opremu
Video oprema s mikro motorima činila je 7%, uključujući kamere, kamere i tako dalje. Svjetska godišnja potražnja u 350 do 400 milijuna jedinica (kompleta), takvi motori su precizni, proizvodnja i obrada je teška, posebno nakon ulaska u digitalni, motor je iznio zahtjevnije zahtjeve.
2.6 Mikro motor za industrijski električni pogon i upravljanje
Ova vrsta mikro motora čini 2%, uključujući CNC alatne strojeve, manipulatore, robote itd. Uglavnom za AC servo motore, koračne motore, istosmjerne motore široke brzine, AC motore bez četkica i tako dalje. Ova vrsta motora ima mnogo varijanti, visoke tehničke zahtjeve i klasa je motora s bržom domaćom potražnjom.
2.7 Mikromotor posebne namjene
Ova vrsta motora čini oko 23%, uključujući zrakoplovne letove, razne letjelice, automatizirano oružje i opremu, medicinsku opremu i tako dalje. Takvi motori su uglavnom posebni motori ili novi motori, uključujući motore koji se razlikuju od općeg elektromagnetskog principa u načelu, strukturi i načinu rada, uglavnom sinkroni motori male brzine, harmonijski motori, motori ograničenog kuta, ultrazvučni motori, mikrovalni motori, kapacitivni motori, elektrostatički motori, itd. Među njima, ultrazvučni motor, mikrovalni motor, kapacitivni motor i elektrostatički motor su posebni motori koji se razlikuju od generalni motori u principu, strukturi i radu. Pojava i razvoj ovih motora usko je povezan s razvojem elektroničke tehnologije i tehnike upravljanja.
3 Nova tehnologija proizvoda mikro motora
Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije i nove zahtjeve praktične primjene, pojavili su se različiti mikro-specijalni motori koji se razlikuju od tradicionalnih elektromagnetskih motora. Usvajaju nove koncepte dizajna, metode, strukture i principe.
3.1 Motor bez četkica s trajnim magnetom
Motor bez četkica razvojni je smjer mikro motora koji se primjenjuje u području informacija, kućanskih aparata, audio i videa, transporta i tako dalje. S brzim razvojem materijala s trajnim magnetima i tehnologije energetske elektronike, performanse se nastavljaju poboljšavati, cijena se nastavlja smanjivati, motor bez četkica će se dalje razvijati, potražnja će biti sve veća, u usporedbi s općim asinkronim motorom, potrošnja energije novog motora bez četkica smanjena je za 30% ~ 35%, kako bi se zadovoljili zahtjevi visoke učinkovitosti, uštede energije, male, male težine.
Iako je trošak motora bez četkica viši od cijene asinkronih motora, zbog male potrošnje energije, visoke učinkovitosti i smanjenih troškova rada, s gledišta očuvanja energije, popularnost motora bez četkica zasigurno će biti trend The Timesa. Velike svjetske tvrtke pokrenule su oštru konkurenciju u području motora bez četkica. Stoga će, s poboljšanjem performansi komponenti i materijala, performanse motora bez četkica također biti znatno poboljšane, a natjecanje u brzini razvoja tehnologije bit će izraženije.
3.2 Ultrazvučni motor
ultrazvučni motor (ultrazvučni motor, ultrazvučni motor, skraćenica USM) je korištenje obrnutog piezoelektričnog učinka piezoelektričnih materijala, tako da elastično tijelo (stator) u ultrazvučnom frekvencijskom pojasu proizvodi mikroskopske mehaničke vibracije (frekvencija vibracija iznad 20 kHz), kroz trenje između statora i rotora (ili pomičnog), mikroskopski stator vibracija u rotor (ili pokretni) makro jednosmjerna rotacija (ili linearno gibanje). Razbija koncept tradicionalnog motora da se brzina i moment dobivaju elektromagnetskim učinkom i još je jedna izvanredna nova tehnologija u razvoju tehnologije mikro motora.
U usporedbi s tradicionalnim motorom, ultrazvučni motor ima niz prednosti: (1) jednostavnu strukturu, sastoji se od dvije osnovne komponente: vibracijskih dijelova i pokretnih dijelova; (2) okretni moment jedinice volumena je velik, što je 10 puta više od tradicionalnog motora istog volumena; (3) Performanse niske brzine su dobre, brzina se može podesiti na nulu, može izravno dati veliki okretni moment pri maloj brzini; (4) Veliki moment kočenja, nije potrebna dodatna kočnica; (5) Mala mehanička vremenska konstanta, dobre brze performanse; (6) Nema magnetskih i električnih polja, nema elektromagnetskih smetnji i elektromagnetske buke.
Trenutno su mnoge tvrtke u nekim stranim zemljama, poput Japana, dobile komercijalnu praktičnu primjenu. Novi proizvodi ultrazvučnih motora Canona, Panasonica, Hitachija i drugih tvrtki korišteni su u naprednim fotoaparatima, kamkorderima i optičkim instrumentima. Smjer razvoja tehnologije ultrazvučnih motora je daljnje poboljšanje učinkovitosti.
Ultrazvučni motor usvaja novi princip i strukturu, ne treba magnete i zavojnice, već koristi inverzni piezoelektrični učinak piezoelektričnih materijala i ultrazvučne vibracije za izravno dobivanje gibanja i sile (momenta). Ona razbija koncept motora da se brzina i moment dobivaju dosadašnjim elektromagnetskim učinkom, te je visokotehnološka tehnologija na čelu aktualne svjetske znanosti. Zbog ultrazvuka, motor ima mnoge karakteristike koje elektromagnetski motor nema, iako je njegov izum i razvoj dug samo 20 godina, ali u zrakoplovstvu, robotici, automobilima, preciznom pozicioniranju, medicinskoj opremi, mikro strojevima i drugim poljima uspješno su primijenjeni.
3.3 Brzi motor s dinamičkim tlačnim ležajem
S razvojem informacijskih proizvoda u smjeru visoke učinkovitosti, velike gustoće i mikrotankosti, precizni motor bez četkica s permanentnim magnetom koji ga podržava ima brzinu do 8000 ~ 50000r/min. Ležajevi motora velike brzine također će zamijeniti tradicionalne klizne ležajeve s dinamičkim tlačnim ležajevima kako bi se prevladali mnogi tehnički problemi uzrokovani velikom brzinom. U usporedbi s kugličnim i kliznim ležajem, dinamički tlačni ležaj ima mnoge prednosti. Može spriječiti nepravilno njihanje osovine, poboljšati otpornost na udarce, dug život, nisku razinu buke i tako dalje.
Motor s dinamičkim tlačnim ležajem ima dvije vrste tekućine i zraka, opća brzina je mala s fluidnim dinamičkim tlačnim ležajem, velika brzina s zračnim dinamičkim tlačnim ležajem. Iako još uvijek postoje neki tehnički problemi koje treba dodatno riješiti, smjer razvoja brzohodnih motora s dinamičkim tlačnim ležajevima općenito je potvrđen.
3.4 Linearni motor
S brzim razvojem tehnologije automatskog upravljanja, zahtjevi za točnošću pozicioniranja raznih sustava automatskog upravljanja postaju sve veći i veći, a tradicionalni rotacijski motor zajedno sa setom transformacijskih mehanizama sastavljenim od uređaja za linearno kretanje ne može zadovoljiti zahtjeve točnosti, izravni linearni pogon jedan je od sadržaja istraživanja tehnologije modernog servo pogona, linearni motor jedna je od ključnih tehnologija. Područje primjene linearnog motora također je široko, u potrebi za linearnim gibanjem uređaja, upotreba linearnog motora s izravnim pogonom bit će bolja od rotacijskog motora. Preciznost upravljanja može se poboljšati jer je izostavljen mehanizam transformacije gibanja.
3.5 Supermicro motor
Tehnologija mikromotora novo je visokotehnološko područje tehnologije mikroelektromehaničkih sustava (MEMS) razvijeno u posljednjih 20 godina, koje karakterizira tehnologija mikrostrojne obrade temeljena na poluvodičkom materijalu siliciju, koji se koristi za proizvodnju uređaja s funkcijama pretvorbe i prijenosa energije u rasponu veličina od milimetra do mikrona. Pojava MEMS tehnologije napravila je revolucionarni skok u tradicionalnoj tehnologiji mehaničke proizvodnje.
Ultramikromotor ima elektrostatički princip ultramikromotora i elektromagnetski ultramikromotor, jer je elektromagnetski ultramikromotor veći od elektrostatskog ultramikromotora, ima visoku učinkovitost pretvorbe, dug životni vijek, primijenjen je u mnogim područjima kao što su endoskopi, mikroroboti i tako dalje. Trenutačno su Sjedinjene Države, Japan, Rusija, Njemačka i druge zemlje uložile mnogo radne snage, materijalnih i financijskih resursa za provedbu istraživanja i primjene ove tehnologije, te su postigle veliki napredak, a neke su dosegle i praktičan. Na primjer, japanska tvrtka Toshiba razvila je težinu od 40 mg, brzinu 60 ~ 1000 o/min, napon 1,7 V, promjer od samo 0,8 mm u najmanjem mikromotoru na svijetu, kao što je Šangajsko sveučilište Jiao Tong također razvija mikromotor promjera 1 mm. Može se očekivati da će se razvojem i primjenom tehnologije nanofabrikacije jako razviti i supermikro motori, tako da imaju više područja primjene.
3.6 Molekularni motor
Pojavio se s razvojem MEMS-a, nano električnog sustava (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), veličine značajki mogu biti od nekoliko stotina do nekoliko nanometara, od kojih neke imaju važnu potencijalnu primjenu u biomedicinskom polju. RickyK. Soong i sur. sa Sveučilišta Cornell u Sjedinjenim Američkim Državama integrirao je jedan biomolekularni motor s anorganskim sustavom nanomjere kako bi formirao hibridni nanomehanički uređaj kojeg pokreće molekularni motor. Hidrolizirajući ATP (adenozin trifosfat) u aktivnom sustavu, biomolekularni (manji od 8 nm u promjeru i 14 nm u duljini) motor je sposoban generirati maksimalni okretni moment od 80 do 100 pN·nm, kompatibilan s veličinom i mehaničkim konstantama nanomehaničkih struktura koje se danas mogu proizvesti. Očekuje se da će ova nova tehnologija igrati ulogu u čišćenju krvnih žila.
4 trend razvoja mikromotorike
Nakon ulaska u 21. stoljeće, održivi razvoj svjetske ekonomije suočava se s dva ključna pitanja ———— energija i zaštita okoliša, s jedne strane napredak ljudskog društva, ljudi imaju sve veće zahtjeve za kvalitetom života, a svijest o zaštiti okoliša postaje sve jača i jača, jer se mikromotor ne koristi samo u industrijskim i rudarskim poduzećima, već se koristi iu komercijalnim i uslužnim djelatnostima, pogotovo više proizvoda je ušlo u obitelj U živo, tako da sigurnost motora izravno ugrožava sigurnost osobne imovine; Vibracije, buka i elektromagnetske smetnje motora postat će javna opasnost zagađujući okoliš. Učinkovitost motora izravno je povezana s potrošnjom energije i emisijom štetnih plinova, tako da su međunarodni zahtjevi za ove tehničke pokazatelje sve stroži, privukli su pozornost motorne industrije u zemlji i inozemstvu, od strukture motora, procesa, materijala, elektroničkih komponenti, upravljačkih vodova i elektromagnetskog dizajna i drugih aspekata istraživanja očuvanja energije, mikromotora, novog kruga proizvoda na temelju izvrsnih tehničkih performansi. S druge strane, implementirat će relevantne međunarodne standarde u svrhu uštede energije i zaštite okoliša zaštita i promicanje relevantnog tehnološkog napretka, kao što je novo utiskivanje motora, dizajn namota, poboljšanje strukture ventilacije i magnetski materijali s malim gubicima i visokom propusnošću, materijali s trajnim magnetima rijetkih zemalja, tehnologija za smanjenje buke i vibracija, tehnologija energetske elektronike, tehnologija upravljanja, tehnologija za smanjenje elektromagnetskih smetnji i druga istraživanja primjene.
Pod pretpostavkom ubrzanja trenda ekonomske globalizacije, zemlje posvećuju više pažnje dvama glavnim pitanjima uštede energije i zaštite okoliša, jačaju međunarodnu tehničku razmjenu i suradnju i ubrzavaju tempo tehnoloških inovacija, razvojni trend tehnologije mikro motora je: (1) usvojiti visoku i novu tehnologiju i razvijati se u smjeru elektroničke; (2) Visoka učinkovitost, ušteda energije i zeleni razvoj; (3) Za visoku pouzdanost, razvoj elektromagnetske kompatibilnosti; (4) Niska buka, niske vibracije, niska cijena, razvoj cijena; (5) Za specijalizirani, raznoliki, inteligentni razvoj.
Osim toga, mikromotor je modularizacija, kombinacija, inteligentni smjer mehatronike i bez četkica, bez željezne jezgre, smjer trajnog magnetiziranja, posebno treba napomenuti da se primjenom mikromotora mijenja okolina, tradicionalno elektromagnetsko načelo motora ne može biti u potpunosti zadovoljeno. S novim dostignućima srodnih disciplina, uključujući nove principe i nove materijale, razvoj mikro-specijalnih motora s neelektromagnetskim principima postao je važan smjer razvoja motora.
