A mikromotor elve, szerkezete, teljesítménye, funkciója és így tovább különbözik a hagyományos motortól, és a hangerő és a kimeneti teljesítmény nagyon kicsi motor. Általában a mikromotor külső átmérője nem haladja meg a 130 mm-t, a teljesítménye pedig több száz milliwatt és több száz watt között van. Széles körben alkalmazzák katonai és polgári modern berendezésekben és vezérlőrendszereiben, mint például tüzérségi vezérlés, rakétairányítás, repülőgépek automatikus pilóta, CNC szerszámgépek, inga nélküli szövőgép-vezérlés, ipari varrógép-vezérlés, telemetria és távirányító, audio- és videoberendezések, automata műszerek és számítógép-perifériák stb., amelyek mindegyike nagyszámú mikromotort használ.
Napjainkban a gyakorlati alkalmazásokban a mikromotorokat a korábbi egyszerű indításvezérléstől, az energiaellátás céljától a fordulatszám, helyzet, nyomaték stb. pontos szabályozásáig fejlesztették ki, különösen az ipari automatizálásban, az irodaautomatizálásban és az otthoni automatizálásban, szinte mindegyik motortechnikai, mikroelektronikai és teljesítményelektronikai technológia kombinált mechatronikai termékeket használ. Az elektronizáció elkerülhetetlen tendencia a mikromotorok fejlesztésében.
2 A mikromotor alkalmazási területe（üreges csésze motor )
A modern mikromotor-technológia számos magas és új technológiát integrál, például motorokat, számítógépeket, vezérléselméletet és új anyagokat, és a katonai és ipari technológiából a mindennapi élet felé halad. Ezért a mikromotor-technológia fejlesztését a pilléripar és a csúcstechnológiai iparágak fejlesztési igényeihez kell igazítani. A mikromotort elsősorban a következő területeken használják:
2.1 Mikro speciális motorok háztartási gépekhez
A felhasználói igények folyamatos kielégítése, az információs kor igényeihez való alkalmazkodás, az energiatakarékosság, a kényelem, a hálózatépítés, az intelligencia, sőt a hálózati háztartási gépek (információs háztartási gépek) elérése érdekében a háztartási gépek csereciklusa nagyon gyors, a támasztómotorral szemben pedig a nagy hatásfok, alacsony zajszint, alacsony vibráció, alacsony ár, szabályozható sebesség és intelligencia követelményeit támasztják. A háztartási gépek mikromotorjai a mikromotorok teljes számának 8%-át teszik ki: beleértve a légkondicionálókat, mosógépeket, hűtőszekrényeket, mikrohullámú sütőket, elektromos ventilátorokat, porszívókat, víztelenítő gépeket stb.
A világ éves kereslete 450-500 millió darab (készlet), ilyen motorteljesítmény nem nagy, de sokféle. A háztartási gépek mikromotorjainak fejlesztési irányai a következők: ① Az állandó mágneses kefe nélküli motorok fokozatosan felváltják az egyfázisú aszinkron motorokat; ② A tervezés optimalizálása, a termék minőségének és hatékonyságának javítása; ③ Új struktúra és új technológia elfogadása a termelés hatékonyságának javítása érdekében.
2.2 Mikromotor információfeldolgozó berendezésekhez
A mikromotoros információfeldolgozó berendezések aránya 29% volt: beleértve az információbevitelt, -tárolást, -feldolgozást, -kimenetet, -vezetést és egyéb kapcsolatokat, beleértve a kommunikációs berendezéseket is. A világnak évente 1,5 milliárd (készletre) van szüksége, főként állandó mágneses egyenáramú motorokra, kefe nélküli egyenáramú motorokra, léptetőmotorokra, mikro szinkronmotorokra és így tovább. Mikroszámítógép (PC) éves termelése mintegy 100 millió darab 2000-ben, 2005-ben várhatóan 200 millió darab lesz, a mikro-motorok iránti kereslet támogató kulcselemei miatt, egyre magasabb követelményeket támasztanak. A legtöbb ilyen motor precíziós állandó mágneses kefe nélküli motor és precíziós léptetőmotor.
Jellemzőik és fejlesztési irányaik:
(1) Nagy befektetési termékek Az ilyen típusú motorok nagyon magas követelményeket támasztanak a fordulatszám stabilitásával és a forgó tengely kifutásával szemben, ezért ez a motortípus a fejlett gyártástechnológia és a csúcstechnológiás, nagy befektetést igénylő termékek feltörekvő teljesítményelektronikai technológiájának kombinációja, amely általában a nagyvállalatok nemzetközi fejlesztésére és gyártására koncentrálódik.
(2) Miniatürizálás és pelyhesítés Az információs termékek miniatürizálási és hordozhatósági igényeinek kielégítése érdekében miniatürizálási és pelyhesítési követelményeket támasztanak alátámasztó motorjaikkal szemben.
(3) Nagy fordulatszám A számítógép-perifériák tárolási sűrűségének folyamatos javításával szükséges, hogy a támogató motor fordulatszáma 8000 r/min felett legyen.
2.3 Mikromotor autókhoz
Az autók mikromotorjai 13%-ot tettek ki, ideértve az indítógenerátorokat, ablaktörlőmotorokat, klíma- és hűtőventilátor-motorokat, elektromos sebességmérőket, ablakemelőket és ajtózár motorokat. 2000-ben a világ autógyártása körülbelül 54 millió volt, átlagosan 15 motorral járművönként, és világszerte 810 millióra volt szükség.
Autóipari mikromotor-technológia fejlesztési fókusz:
(1) Nagy hatásfok, nagy erő, energiamegtakarítás a nagy sebességű, nagy teljesítményű mágneses anyagválasztás, a nagy hatékonyságú hűtési eszközök és a vezérlő hatékonyságának javítása, valamint a működési hatékonyságának javítására szolgáló egyéb intézkedések révén.
(2) Intelligens az autó intelligens motorjának és vezérlőjének eléréséhez, hogy az autó a legjobb állapotban fusson a minimális energiafogyasztás elérése érdekében.
2.4 Mikromotor audioberendezésekhez
A mikromotoros audioberendezések 18%-át képviselték, beleértve a lemezjátszókat, felvevőket, VCD- és DVD-videolemezeket. A világméretű kereslet több mint 1 milliárd darab évente. Jelenleg a hazai termelés körülbelül 60%-ot tesz ki, főleg nyomtatott tekercsmotor, tekercstárcsa motor és így tovább.
2.5 Mikromotor videoberendezésekhez
A mikromotoros videoberendezések aránya 7%, beleértve a kamerákat, kamerákat és így tovább. A világ éves kereslete 350-400 millió darab (készlet), az ilyen motorok precíziósak, a gyártás és a feldolgozás nehézkes, különösen a digitális belépés után a motor szigorúbb követelményeket támaszt.
2.6 Mikromotor ipari elektromos meghajtáshoz és vezérléshez
Ez a fajta mikromotor 2%-ot tesz ki, beleértve a CNC szerszámgépeket, manipulátorokat, robotokat stb. Főleg AC szervomotorokhoz, léptetőmotorokhoz, nagy sebességű egyenáramú motorokhoz, AC kefe nélküli motorokhoz stb. Ez a fajta motor számos fajtával rendelkezik, magas műszaki követelményekkel rendelkezik, és gyorsabb belföldi keresletű motorok osztálya.
2.7 Speciális mikromotor
Az ilyen típusú motorok körülbelül 23%-át teszik ki, beleértve az űrrepülést, a különféle repülőgépeket, az automatizált fegyvereket és berendezéseket, az orvosi berendezéseket és így tovább. Az ilyen motorok többnyire speciális motorok vagy új motorok, ideértve az általános elektromágneses elvtől elvileg, szerkezetileg és működési módjukban eltérő motorokat, főleg kis fordulatszámú szinkronmotorokat, harmonikus motorokat, korlátozott szögű motorokat, ultrahangos motorokat, mikrohullámú motorokat, kapacitív motorokat, elektrosztatikus motorokat stb. általános motorok elvi, felépítése és működése. Ezeknek a motoroknak a megjelenése és fejlődése szorosan összefügg az elektronikai technológia és a vezérléstechnika fejlődésével.
3 Mikromotor új terméktechnológia
A tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével, valamint a gyakorlati alkalmazások új követelményeivel számos speciális mikromotor jelent meg, amelyek eltérnek a hagyományos elektromágneses motoroktól. Új tervezési koncepciókat, módszereket, struktúrákat és elveket alkalmaznak.
3.1 Állandó mágneses kefe nélküli motor
A kefe nélküli motor a mikromotor fejlesztési iránya, amelyet az információ, a háztartási készülékek, az audio és videó, a szállítás és így tovább területén alkalmaztak. Az állandó mágneses anyagok és a teljesítményelektronikai technológia gyors fejlődésével a teljesítmény tovább javul, az ár tovább csökken, a kefe nélküli motort tovább fejlesztik, a kereslet egyre nagyobb lesz, az általános aszinkron motorhoz képest, az új kefe nélküli motor energiafogyasztása 30% ~ 35% -kal csökkent, hogy megfeleljen a nagy hatékonyság, energiatakarékos, kicsi, könnyű súly követelményeinek.
Bár a kefe nélküli motorok önköltségi ára magasabb, mint az aszinkron motoroké, a kis fogyasztás, a nagy hatásfok és a csökkentett üzemeltetési költségek miatt energiatakarékossági szempontból a kefe nélküli motorok népszerűsége mindenképpen a The Times trendje lesz. A világ nagyvállalatai kiélezett versenyt indítottak a kefe nélküli motorok terén. Ezért az alkatrészek és anyagok teljesítményének javításával a kefe nélküli motorok teljesítménye is nagymértékben javulni fog, és a technológiai fejlesztés sebességversenye is hangsúlyosabb lesz.
3.2 Ultrahangos motor
ultrahangmotor (ultrahangmotor, ultrahangmotor, USM rövidítés) a piezoelektromos anyagok inverz piezoelektromos hatásának alkalmazása, így az ultrahang frekvenciasávban lévő rugalmas test (sztátor) mikroszkopikus mechanikai rezgést kelt (20 kHz feletti rezgésfrekvencia), az állórész és a forgórész közötti súrlódáson keresztül az állórész és a forgórész mikrokopikus rezgése (a forgórészbe) (vagy mozgatható) makró egyirányú forgatás (vagy lineáris mozgás). Megtöri a hagyományos motor koncepcióját, hogy a fordulatszámot és a nyomatékot az elektromágneses hatás adja, és egy másik figyelemre méltó új technológia a mikromotor-technológia fejlesztésében.
A hagyományos motorokhoz képest az ultrahangos motornak számos előnye van: (1) egyszerű szerkezet, két alapvető összetevőből áll: vibrációs és mozgó alkatrészekből; (2) az egységnyi térfogatú nyomaték nagy, ami 10-szerese az azonos térfogatú hagyományos motorénak; (3) Az alacsony fordulatszámú teljesítmény jó, a sebesség nullára állítható, alacsony fordulatszámon közvetlenül nagy nyomatékot ad ki; (4) Nagy féknyomaték, nincs szükség további fékre; (5) Kis mechanikai időállandó, jó gyors teljesítmény; (6) Nincs mágneses és elektromos mező, nincs elektromágneses interferencia és elektromágneses zaj.
Jelenleg néhány külföldi országban, például Japánban számos vállalat kapott kereskedelmi gyakorlati alkalmazást. A Canon, a Panasonic, a Hitachi és más cégek ultrahangos motorjainak új termékeit fejlett fényképezőgépekben, kamerákban és optikai műszerekben használták. Az ultrahangos motortechnológia fejlesztési iránya a hatékonyság további javítása.
Az ultrahangos motor új elvet és szerkezetet alkalmaz, nincs szüksége mágnesekre és tekercsekre, hanem a piezoelektromos anyagok fordított piezoelektromos hatását és az ultrahangos rezgést használja a mozgás és az erő (pillanat) közvetlen eléréséhez. Megtöri a motor koncepcióját, hogy a fordulatszámot és a nyomatékot eddig az elektromágneses hatás kapja, és a mai világtudomány élvonalába tartozó high-tech technológia. Az ultrahangnak köszönhetően a motornak számos olyan tulajdonsága van, amivel az elektromágneses motor nem rendelkezik, bár feltalálása és fejlesztése még csak 20 éves múltra tekint vissza, de a repülőgépiparban, a robotikában, az autógyártásban, a precíziós helymeghatározásban, az orvosi berendezésekben, a mikrogépekben és más területeken sikeresen alkalmazták.
3.3 Nagy sebességű dinamikus nyomású csapágymotor
A nagy hatékonyságú, nagy sűrűségű és mikrovékonyság irányába mutató információs termékek fejlesztésével az ezt támogató precíziós állandó mágneses kefe nélküli motor sebessége akár 8000 ~ 50000r/perc. A nagy fordulatszámú motorok csapágyai a hagyományos siklócsapágyakat is dinamikus nyomócsapágyakra cserélik a nagy fordulatszám okozta számos műszaki probléma megoldása érdekében. A golyós- és siklócsapágyakhoz képest a dinamikus nyomócsapágynak számos előnye van. Megakadályozhatja a szabálytalan tengelylengést, javíthatja az ütésállóságot, hosszú élettartamot, alacsony zajszintet és így tovább.
A dinamikus nyomású csapágyas motor kétféle folyadékkal és levegővel rendelkezik, az általános sebesség alacsony folyadékdinamikus nyomású csapágyakkal, nagy sebességű légdinamikus nyomású csapágyakkal. Bár vannak még további megoldásra váró műszaki problémák, a nagy sebességű, dinamikus nyomású csapágyas motorok fejlesztési iránya általánosságban megerősítést nyert.
3.4 Lineáris motor
Az automatikus vezérlési technológia gyors fejlődésével a különféle automatikus vezérlőrendszerek pozicionálási pontossági követelményei egyre magasabbak, és a hagyományos forgómotorok, amelyek lineáris mozgási eszközökből álló transzformációs mechanizmussal párosulnak, nem felelnek meg a pontossági követelményeknek, a közvetlen lineáris hajtás a modern szervohajtás technológiai kutatások egyik tartalma, a lineáris motor az egyik kulcsfontosságú technológia. A lineáris motor alkalmazási területe is széles, az eszköz lineáris mozgásának igényében a közvetlen hajtású lineáris motor használata jobb lesz, mint a forgómotor. A vezérlés pontossága javítható, mivel a mozgástranszformációs mechanizmus kimarad.
3.5 Supermicro motor
A mikromotor-technológia a mikroelektromechanikai rendszertechnológia (MEMS) elmúlt 20 évben kifejlesztett új csúcstechnológiás területe, amelyet a félvezető anyagú szilícium alapú mikromegmunkálási technológia jellemez, millimétertől mikronig terjedő mérettartományban energiaátalakító és -átviteli funkcióval rendelkező eszközök gyártására szolgál. A MEMS technológia megjelenése forradalmi ugrást tett a hagyományos mechanikus gyártástechnológiában.
Az ultramikromotor az ultramikromotor és az elektromágneses ultramikromotor elektrosztatikus elve, mivel az elektromágneses ultramikromotor nagyobb, mint az elektrosztatikus ultramikromotor nyomatéka, magas konverziós hatékonysága, hosszú élettartama, számos területen alkalmazták, például endoszkópokon, mikrorobotokon és így tovább. Jelenleg az Egyesült Államok, Japán, Oroszország, Németország és más országok rengeteg munkaerőt, anyagi és pénzügyi erőforrásokat fektetett be ennek a technológiának a kutatásába és alkalmazásába, és nagy előrelépést tett, és néhányan a gyakorlatba is eljutottak. Például, a japán Toshiba cég kifejlesztett súlya 40mg, sebesség 60 ~ 1000r/min, feszültség 1,7V, átmérője mindössze 0,8mm a világ legkisebb mikromotorjában, mint például a Shanghai Jiao Tong Egyetem is fejleszt átmérőjű 1mm mikromotort. Várható, hogy a nanogyártási technológia fejlődésével és alkalmazásával a szupermikro motorok is nagymértékben fejlődnek majd, így több alkalmazási területük lesz.
3.6 Molekuláris motor
A MEMS, a nanoelektromos rendszerek (na2noelectromechanicalsystems, NEMS) kifejlesztésével jelent meg, a jellemzők mérete néhány száztól néhány nanométerig terjedhet, amelyek közül néhány fontos alkalmazási lehetőséget rejt magában az orvosbiológiai területen. RickyK. Soong és mtsai. az egyesült államokbeli Cornell Egyetemen egyetlen biomolekuláris motort integráltak egy nanoméretű szervetlen rendszerrel, hogy egy hibrid nanomechanikai eszközt hozzanak létre, amelyet egy molekulamotor hajt. Az ATP (adenozin-trifoszfát) aktív rendszerben történő hidrolizálásával a biomolekuláris (8 nm-nél kisebb átmérőjű és 14 nm hosszúságú) motor 80-100 pN·nm maximális nyomaték generálására képes, amely kompatibilis a ma előállítható nanomechanikai szerkezetek méretével és mechanikai állandóival. Ez az új technológia várhatóan szerepet fog játszani a vérerek tisztításában.
4 mikromotoros fejlődési trend
A 21. századba lépés után a világgazdaság fenntartható fejlődése két kulcskérdés előtt áll: az energia és a környezetvédelem, egyrészt az emberi társadalom fejlődése, az emberek egyre magasabb elvárásai vannak az életminőséggel szemben, és egyre erősebb a környezetvédelem tudata, mert a mikromotort nem csak az ipari és bányászati vállalkozásokban használják, hanem közvetlenül a családba, a biztonságba és a szolgáltató iparba is bekerültek. veszélyezteti a személyes vagyon biztonságát; A motor vibrációja, zaja és elektromágneses interferenciája a környezetszennyezés közveszélyévé válik. A motor hatásfoka közvetlenül összefügg az energiafogyasztással és a káros gázkibocsátással, ezért egyre szigorodnak a nemzetközi követelmények ezekre a műszaki mutatókra, felkeltette az autóipar figyelmét itthon és külföldön, a motorszerkezettől, az eljárástól, az anyagoktól, az elektronikai alkatrészektől, a vezérlővezetékektől és az elektromágneses tervezéstől és az energiatakarékossági kutatás egyéb szempontjaitól kezdve, a mikromotorok új köre a kiváló műszaki teljesítmény alapján, másrészt elősegíti a megfelelő nemzetközi szabványok és energiatakarékosság megvalósítását, technológiai haladás, mint például az új motorbélyegzés, tekercstervezés, szellőzőszerkezet javítása és alacsony veszteségű és nagy áteresztőképességű mágneses anyagok, ritkaföldfém állandó mágneses anyagok, zaj- és rezgéscsökkentő technológia, teljesítményelektronikai technológia, vezérlési technológia, elektromágneses interferencia-csökkentési technológia és egyéb alkalmazási kutatások.
A gazdasági globalizáció felgyorsulásának előfeltétele, hogy az országok nagyobb figyelmet fordítanak a két fő kérdésre, az energiatakarékosságra és a környezetvédelemre, erősítik a nemzetközi műszaki cseréket és együttműködést, valamint felgyorsítják a technológiai innováció ütemét, a mikromotor-technológia fejlődési trendje a következő: (1) magas és új technológiát alkalmaznak, és az elektronika irányába fejlődnek; (2) Nagy hatékonyság, energiatakarékosság és zöld fejlesztés; (3) Nagy megbízhatóság, elektromágneses kompatibilitás fejlesztése; (4) Alacsony zajszint, alacsony vibráció, alacsony költség, árváltozás; (5) Speciális, diverzifikált, intelligens fejlesztésre.
Ezenkívül a mikromotor modularizált, kombinált, intelligens mechatronikai irány és kefe nélküli, nincs vasmag, állandó mágnesezési irány, különösen figyelemre méltó, hogy a mikromotor alkalmazásával a környezet megváltozik, a motor hagyományos elektromágneses elve nem teljesülhet. A kapcsolódó tudományágak új vívmányaival, beleértve az új elveket és az új anyagokat, a nem elektromágneses elvű mikro-speciális motorok fejlesztése a motorfejlesztés fontos irányává vált.
