Микро қозғалтқыш принципке, құрылымға, өнімділікке, функцияға және т.б. әдеттегі қозғалтқыштан ерекшеленеді, ал көлемі мен шығыс қуаты өте аз қозғалтқыш. Жалпы алғанда, микро қозғалтқыштың сыртқы диаметрі 130 мм-ден аспайды, ал қуат жүздеген милливатт пен жүздеген ватт арасында. Ол артиллериялық басқаруда, зымырандарды басқаруда, ұшақтарды автоматты түрде басқаруда, CNC станоктарында, тоқыма станоктарын басқаруда, өнеркәсіптік тігін машинасын басқаруда, телеметрия мен қашықтан басқаруда, аудио және бейне жабдықтарда, автоматты аспаптарда және компьютерлік перифериялық құрылғыларда және т.
Бүгінгі күні практикалық қолдануда микро қозғалтқыштар бұрынғы қарапайым іске қосуды басқарудан бастап, қуат беру мақсатынан бастап оның жылдамдығын, орнын, айналу моментін және т.б. дәл бақылауға дейін әзірленді, әсіресе өнеркәсіптік автоматтандыруда, кеңсе автоматикасында және үйді автоматтандыруда барлығы дерлік мотор технологиясын, микроэлектроника технологиясын және күшті электроника технологиясын біріктірілген мехатроника өнімдерін пайдаланады. Микроқозғалтқыштарды дамытудың сөзсіз тенденциясы электронизация болып табылады.
2 Микромоторды қолдану саласы（қуыс шыныаяқ моторы )
Қазіргі заманғы микро мотор технологиясы қозғалтқыштар, компьютерлер, басқару теориясы және жаңа материалдар сияқты бірқатар жоғары және жаңа технологияларды біріктіреді және әскери және өнеркәсіптік өмірден күнделікті өмірге ауысады. Сондықтан микро мотор технологиясының дамуы тірек салалар мен жоғары технологиялық салалардың даму қажеттіліктеріне бейімделуі керек. Микромотор негізінен келесі аспектілерде қолданылады:
2.1 Тұрмыстық техникаға арналған микроарнайы қозғалтқыштар
Пайдаланушылардың талаптарын үздіксіз қанағаттандыру және ақпарат ғасырының қажеттіліктеріне бейімделу, энергияны үнемдеуге, жайлылыққа, желіге қосылуға, интеллектке, тіпті желілік тұрмыстық техникаға (ақпараттық тұрмыстық техника) қол жеткізу үшін тұрмыстық техниканы ауыстыру циклі өте жылдам және жоғары тиімділік, төмен шу, төмен діріл, төмен баға, реттелетін жылдамдық және интеллект қозғалтқышын қолдау талаптары алға қойылған. Тұрмыстық техникаға арналған микро қозғалтқыштар микроқозғалтқыштардың жалпы санының 8% құрайды: кондиционерлер, кір жуғыш машиналар, тоңазытқыштар, микротолқынды пештер, электр желдеткіштері, шаңсорғыштар, сусыздандыру машиналары және т.б.
Әлемнің жылдық сұранысы 450-ден 500 миллионға дейін (жиынтық), мұндай қозғалтқыш қуаты үлкен емес, бірақ кең ауқымды. Тұрмыстық техникаға арналған микро қозғалтқыштардың даму тенденциялары: ① тұрақты магнитті щеткасыз қозғалтқыштар бірфазалы асинхронды қозғалтқыштарды біртіндеп ауыстырады; ② Дизайнды оңтайландыру, өнім сапасы мен тиімділігін арттыру; ③ Өндіріс тиімділігін арттыру үшін жаңа құрылым мен жаңа технологияны қабылдау.
2.2 Ақпаратты өңдеу жабдықтарына арналған микроқозғалтқыш
Микроқозғалтқыштары бар ақпаратты өңдеу жабдықтары 29%-ды құрады: ақпаратты енгізу, сақтау, өңдеу, шығару, өткізу және басқа да буындар, соның ішінде байланыс жабдықтары. Дүние жүзіне жылына 1,5 миллиард (жиынтық) қажет, негізінен тұрақты магнитті тұрақты ток қозғалтқыштары, щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштары, қадамдық қозғалтқыштар, микро синхронды қозғалтқыштар және т.б. Микрокомпьютердің (ДК) 2000,2005 жылдары шамамен 100 миллион бірлікті құрайтын жылдық өнімі 200 миллион бірлікті құрайды деп күтілуде, бұл микромотор сұранысының негізгі құрамдас бөліктерін қолдау үшін, барған сайын жоғары талаптар. Бұл қозғалтқыштардың көпшілігі дәл тұрақты магнитті щеткасыз қозғалтқыштар және дәл қадамдық қозғалтқыштар.
Олардың ерекшеліктері мен даму бағыттары:
(1) Инвестициялық өнімдердің бұл түрі қозғалтқыштың айналу білігінің айналу жылдамдығының тұрақтылығы мен ағып кетуіне өте жоғары талаптар қояды, сондықтан қозғалтқыштың бұл түрі негізінен ірі компаниялардың халықаралық дамуы мен өндірісінде шоғырланған жоғары технологиялық, жоғары инвестициялық өнімдердің озық өндіріс технологиясы мен дамып келе жатқан энергетикалық электроника технологиясының үйлесімі болып табылады.
(2) Миниатюризация және қабыршақтану Ақпараттық өнімдерді ықшамдау және тасымалдау қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін олардың тірек қозғалтқыштарына миниатюризация және қабыршақты талаптар қойылады.
(3) Жоғары жылдамдық Компьютердің перифериялық құрылғыларының сақтау тығыздығын үздіксіз жақсарту кезінде қолдау қозғалтқышының жылдамдығы 8000р/мин жоғары болуы қажет.
2.3 Автомобильге арналған микромотор
Автомобильдерге арналған микроқозғалтқыштар 13%-ды құрады, оның ішінде стартер генераторлары, сыпырғыш қозғалтқыштар, кондиционерлер мен салқындату желдеткіштеріне арналған қозғалтқыштар, электрлік спидометрлер, терезе көтергіштері және есік құлпы қозғалтқыштары. 2000 жылы дүние жүзінде автомобиль өндірісі шамамен 54 миллионды құрады, бір көлікке орта есеппен 15 мотордан келеді және дүние жүзінде 810 миллион қажет болды.
Автокөлік микро мотор технологиясын дамытуға бағытталған:
(1) Жоғары тиімділік, жоғары күш, жоғары жылдамдықты, жоғары өнімді магниттік материалды таңдау арқылы энергияны үнемдеу, жоғары тиімді салқындату құралдары және контроллердің тиімділігін арттыру және оның жұмысының тиімділігін арттыру үшін басқа шаралар.
(2) Энергияны минималды тұтынуға қол жеткізу үшін автомобильдің ең жақсы күйде жұмыс істеуі үшін автомобильдің интеллектуалды қозғалтқышы мен контроллеріне қол жеткізу үшін интеллектуалды.
2.4 Аудио жабдыққа арналған микромотор
Микроқозғалтқыштары бар аудиожабдықтар 18%-ды құрады, соның ішінде магнитофондар, магнитофондар, VCD және DVD бейне дискілері. Дүние жүзіндегі сұраныс жылына 1 миллиард бірліктен асады. Қазіргі уақытта отандық өндіріс шамамен 60% құрайды, негізінен басып шығарылған орама қозғалтқышы, орама дискі қозғалтқышы және т.б.
2.5 Бейнеаппаратураға арналған микромотор
Микроқозғалтқыштары бар бейнежабдықтар 7%-ды құрады, оның ішінде камералар, фотоаппараттар және т.б. Дүние жүзіндегі жыл сайынғы сұраныс 350-ден 400 миллионға дейін (жиынтықта), мұндай қозғалтқыштар дәлдікпен ерекшеленеді, өндіру және өңдеу қиын, әсіресе цифрлық жүйеге енгеннен кейін мотор неғұрлым талапшыл талаптарды қойды.
2.6 Өнеркәсіптік электр жетегіне және басқаруға арналған микро қозғалтқыш
Микромотордың бұл түрі 2% құрайды, оның ішінде CNC станоктары, манипуляторлар, роботтар және т.б. Негізінен айнымалы ток сервомоторы, қуатты қадамдық қозғалтқыш, кең жылдамдықты тұрақты ток қозғалтқышы, айнымалы ток щеткасыз қозғалтқыш және т.б. Мотордың бұл түрі көптеген сорттарға ие, жоғары техникалық талаптарға ие және ішкі сұранысқа ие мотор класы болып табылады.
2.7 Арнайы мақсаттағы микро қозғалтқыш
Қозғалтқыштың бұл түрі шамамен 23% құрайды, оның ішінде аэроғарыштық ұшулар, әртүрлі ұшақтар, автоматтандырылған қарулар мен жабдықтар, медициналық техника және т.б. Мұндай қозғалтқыштар негізінен арнайы қозғалтқыштар немесе жаңа қозғалтқыштар, оның ішінде принципі, құрылымы және жұмыс режимі бойынша жалпы электромагниттік принциптен ерекшеленетін қозғалтқыштар, негізінен төмен жылдамдықты синхронды қозғалтқыштар, гармоникалық қозғалтқыштар, шектеулі бұрыштық қозғалтқыштар, ультрадыбыстық қозғалтқыштар, микротолқынды қозғалтқыштар, сыйымдылық қозғалтқыштары, электростатикалық қозғалтқыштар және т. принципі, құрылымы және жұмысы бойынша жалпы қозғалтқыштардан ерекшеленеді. Бұл қозғалтқыштардың пайда болуы мен дамуы электронды технология мен басқару технологиясының дамуымен тығыз байланысты.
3 Микромотордың жаңа өнім технологиясы
Ғылым мен техниканың үздіксіз прогрессімен және практикалық қолданудың жаңа талаптарымен дәстүрлі электромагниттік қозғалтқыштардан ерекшеленетін әртүрлі микро-арнайы қозғалтқыштар пайда болды. Олар жаңа дизайн тұжырымдамаларын, әдістерін, құрылымдарын және принциптерін қабылдайды.
3.1 Тұрақты магнитті щеткасыз қозғалтқыш
Қылқаламсыз мотор - бұл ақпарат, тұрмыстық техника, аудио және бейне, көлік және т.б. салаларда қолданылатын микро мотордың даму бағыты. Тұрақты магнитті материалдардың және электр электроникасының технологиясының қарқынды дамуымен өнімділік жақсаруда, баға төмендеу жалғасуда, щеткасыз қозғалтқыш одан әрі дамиды, сұраныс жалпы асинхронды қозғалтқышпен салыстырғанда көбірек болады, жаңа щеткасыз қозғалтқыштың қуат тұтынуы 30% - 35% -ға азайды, жоғары тиімділік, энергия үнемдеу, шағын, жеңіл салмақ талаптарын қанағаттандыру.
Қылқаламсыз қозғалтқыштардың құны асинхронды қозғалтқыштарға қарағанда жоғары болғанымен, аз қуат тұтынуына, жоғары тиімділікке және пайдалану шығындарының төмендеуіне байланысты, энергияны үнемдеу тұрғысынан щеткасыз қозғалтқыштардың танымалдығы The Times трендіне айналуы керек. Әлемнің ірі компаниялары щеткасыз қозғалтқыштар саласында қатаң бәсекелестік тудырды. Сондықтан компоненттер мен материалдардың өнімділігінің жақсаруымен щеткасыз қозғалтқыштардың өнімділігі де айтарлықтай жақсарады және технологияны дамытудағы жылдамдық бәсекелестігі көбірек болады.
3.2 Ультрадыбыстық қозғалтқыш
ультрадыбыстық қозғалтқыш (ультрадыбыстық қозғалтқыш, ультрадыбыстық қозғалтқыш, USM аббревиатурасы) пьезоэлектрлік материалдардың кері пьезоэлектрлік әсерін пайдалану, осылайша ультрадыбыстық жиілік диапазонындағы серпімді дене (статор) микроскопиялық механикалық діріл (діріл жиілігі 20 кГц-тен жоғары), статор мен микроскопиялық қозғалтқыш арасындағы үйкеліс арқылы, роторға (немесе жылжымалы) макрос бір бағытты айналу (немесе сызықтық қозғалыс). Ол электромагниттік әсер арқылы жылдамдық пен момент алынатын дәстүрлі қозғалтқыш тұжырымдамасын бұзады және микро қозғалтқыш технологиясын дамытудағы тағы бір тамаша жаңа технология болып табылады.
Дәстүрлі қозғалтқышпен салыстырғанда ультрадыбыстық қозғалтқыштың бірқатар артықшылықтары бар: (1) қарапайым құрылым, ол екі негізгі құрамдас бөліктен тұрады: діріл бөліктері және қозғалатын бөліктер; (2) бірлік көлемінің моменті үлкен, ол бірдей көлемдегі дәстүрлі қозғалтқыштан 10 есе көп; (3) Төмен жылдамдық өнімділігі жақсы, жылдамдықты нөлге дейін реттеуге болады, төмен жылдамдықта үлкен моментті тікелей шығара алады; (4) Үлкен тежеу моменті, қосымша тежеу қажет емес; (5) Шағын механикалық уақыт тұрақтысы, жақсы жылдам өнімділік; (6) Магниттік және электрлік өрістер, электромагниттік кедергілер және электромагниттік шулар жоқ.
Қазіргі уақытта Жапония сияқты кейбір шет елдердегі көптеген компаниялар коммерциялық практикалық қолдануды алды. Canon, Panasonic, Hitachi және басқа компаниялардың ультрадыбыстық қозғалтқыштарының жаңа өнімдері жетілдірілген камераларда, бейнекамераларда және оптикалық аспаптарда қолданылды. Ультрадыбыстық қозғалтқыш технологиясының даму бағыты тиімділікті одан әрі арттыру болып табылады.
Ультрадыбыстық қозғалтқыш жаңа принцип пен құрылымды қабылдайды, магниттер мен катушкаларды қажет етпейді, бірақ қозғалыс пен күшті (момент) тікелей алу үшін пьезоэлектрлік материалдардың және ультрадыбыстық дірілдің кері пьезоэлектрлік әсерін пайдаланады. Ол қозғалтқыштың жылдамдығы мен айналу моменті электромагниттік әсер арқылы алынады деген тұжырымдаманы бұзады және қазіргі әлемдік ғылымның алдыңғы қатарында жоғары технологиялық технология болып табылады. Ультрадыбыстың арқасында қозғалтқыш электромагниттік қозғалтқышта жоқ көптеген сипаттамаларға ие, оның өнертабысы мен дамуы тек 20 жылдық тарих болса да, аэроғарышта, робототехникада, автомобильдерде, дәл позициялауда, медициналық жабдықтарда, микротехникада және басқа салаларда сәтті қолданылды.
3.3 Жоғары жылдамдықты динамикалық қысымды қозғалтқыш
Жоғары тиімділік, жоғары тығыздық және микро жұқа бағытта ақпараттық өнімдердің дамуымен оны қолдайтын дәл тұрақты магнитті щеткасыз қозғалтқыш 8000 ~ 50000р/мин жылдамдыққа ие. Жоғары жылдамдықты қозғалтқыштардың мойынтіректері сонымен қатар жоғары жылдамдықтан туындаған көптеген техникалық мәселелерді еңсеру үшін дәстүрлі тегіс мойынтіректерді динамикалық қысымды мойынтіректермен алмастырады. Шарлы мойынтірекпен және сырғанаумен салыстырғанда динамикалық қысымды мойынтіректердің көптеген артықшылықтары бар. Ол біліктердің тұрақты емес айналуын тежей алады, соққыға төзімділікті, ұзақ қызмет ету мерзімін, төмен шуды және т.б.
Динамикалық қысымды мойынтірек қозғалтқышында сұйықтық пен ауаның екі түрі бар, сұйық динамикалық қысымды мойынтірекпен жалпы жылдамдық төмен, ауа динамикалық қысымды подшипникпен жоғары жылдамдық. Кейбір техникалық мәселелер әлі де шешілсе де, жоғары жылдамдықты динамикалық қысымды қозғалтқыштардың даму бағыты жалпы расталды.
3.4 Сызықтық қозғалтқыш
Автоматты басқару технологиясының қарқынды дамуымен әртүрлі автоматты басқару жүйелерінің орналасу дәлдігіне қойылатын талаптар жоғарылап барады және сызықтық қозғалыс құрылғыларынан тұратын түрлендіру механизмінің жиынтығымен біріктірілген дәстүрлі айналмалы қозғалтқыш дәлдік талаптарына жауап бере алмайды, тікелей сызықты жетек қазіргі заманғы сервожетекті технологияларды зерттеу мазмұнының бірі болып табылады, сызықтық қозғалтқыш негізгі технологиялардың бірі болып табылады. Сызықтық қозғалтқыштың қолдану өрісі де кең, құрылғының сызықты қозғалысы қажеттілігінде тікелей жетекті сызықты қозғалтқышты пайдалану айналмалы қозғалтқыштан жоғары болады. Басқару дәлдігін жақсартуға болады, себебі қозғалысты түрлендіру механизмі өткізілмейді.
3.5 Супермикро қозғалтқыш
Микромотор технологиясы – соңғы 20 жылда жасалған микроэлектромеханикалық жүйе технологиясының (MEMS) жаңа жоғары технологиялық саласы, ол миллиметрден микронға дейінгі өлшем диапазонында энергияны түрлендіру және беру функциялары бар құрылғыларды өндіру үшін қолданылатын жартылай өткізгіш материал кремний негізіндегі микро өңдеу технологиясымен сипатталады. MEMS технологиясының пайда болуы дәстүрлі механикалық өндіріс технологиясында революциялық секіріс жасады.
Ультрамикромотордың ультрамикромотордың және электромагниттік ультрамикромотордың электростатикалық принципі бар, өйткені электромагниттік ультрамикромотор электростатикалық ультрамикромотор моментінен үлкен, жоғары түрлендіру тиімділігі, ұзақ қызмет мерзімі, ол эндоскоптар, микророботтар және т.б. сияқты көптеген салаларда қолданылған. Қазіргі уақытта АҚШ, Жапония, Ресей, Германия және басқа елдер бұл технологияны зерттеу мен қолдануды жүзеге асыру үшін көптеген адам күшін, материалдық және қаржылық ресурстарды салып, үлкен жетістіктерге жетті, ал кейбіреулері практикалық жетістіктерге жетті. Мысалы, Жапонияның Toshiba компаниясы салмағы 40 мг, жылдамдығы 60 ~ 1000 р/мин, кернеуі 1,7 В, диаметрі небәрі 0,8 мм болатын әлемдегі ең кішкентай микро моторды әзірледі, мысалы Шанхай Цзяо Тонг университеті де диаметрі 1 мм микро қозғалтқышты дамытады. Нанофабрикациялық технологияны дамыту және қолдану арқылы супермикро қозғалтқыштар да айтарлықтай дамып, олардың қолдану өрістері көбірек болады деп күтуге болады.
3.6 Молекулалық қозғалтқыш
MEMS, наноэлектрлік жүйенің (na2noelectromechanicalsystems, NEMS) дамуымен пайда болған функция өлшемдері бірнеше жүзден бірнеше нанометрге дейін болуы мүмкін, олардың кейбіреулері биомедициналық салада маңызды әлеуетті қолданбаларға ие. Рики К. Сунг және т.б. Америка Құрама Штаттарының Корнелл университетінен молекулалық қозғалтқышпен басқарылатын гибридті наномеханикалық құрылғыны қалыптастыру үшін наноөлшемді бейорганикалық жүйемен бір биомолекулалық қозғалтқышты біріктірді. Белсенді жүйеде АТФ (аденозинтрифосфат) гидролизі арқылы биомолекулалық (диаметрі 8 нм-ден аз және ұзындығы 14 нм) қозғалтқыш бүгінгі таңда өндірілуі мүмкін наномеханикалық құрылымдардың өлшемі мен механикалық тұрақтыларымен үйлесімді 80-ден 100pN·nm-ге дейінгі максималды айналдыру моментін жасауға қабілетті. Бұл жаңа технология қан тамырларын тазартуда рөл атқарады деп күтілуде.
4 микро мотордың даму тенденциясы
ХХІ ғасырға кіргеннен кейін дүниежүзілік экономиканың тұрақты дамуы екі негізгі мәселенің алдында тұр ———— энергетика және қоршаған ортаны қорғау, бір жағынан, адамзат қоғамының алға жылжуы, адамдардың өмір сүру сапасына жоғары және жоғары талаптары бар және қоршаған ортаны қорғау туралы хабардар болуы күшейе түсуде, өйткені микромотор тек өнеркәсіптік және тау-кен кәсіпорындарында ғана емес, сонымен қатар коммерциялық және тұрмыстық қызмет көрсетуде де көбірек қолданылды, сондықтан да тұрмыстық қызмет көрсетуде көбірек қолданылады. қозғалтқыштың қауіпсіздігі жеке мүліктің сақталуына тікелей қауіп төндіреді; Қозғалтқыштың дірілі, шуы және электромагниттік кедергісі қоршаған ортаны ластайтын қоғамдық қауіпке айналады. Қозғалтқыштың тиімділігі энергияны тұтынуға және зиянды газ шығарындыларына тікелей байланысты, сондықтан бұл техникалық көрсеткіштерге қойылатын халықаралық талаптар барған сайын қатал, қозғалтқыш құрылымынан, технологиялық процестен, материалдардан, электронды компоненттерден, басқару желілерінен және электромагниттік дизайннан және энергияны үнемдеудің басқа аспектілерінен отандық және шетелдегі автомобиль өнеркәсібінің назарын аударды. үнемдеу және қоршаған ортаны қорғау және жаңа қозғалтқышты штамптау, орама дизайны, желдету құрылымын жақсарту және төмен жоғалту және жоғары өткізгіштік магниттік материалдар, сирек жердегі тұрақты магниттік материалдар, шу мен дірілді азайту технологиясы, қуатты электроника технологиясы, басқару технологиясы, электромагниттік кедергі технологиясын азайту және басқа қолданбалы зерттеулер сияқты тиісті технологиялық прогреске ықпал етеді.
Экономикалық жаһандану үрдісін жеделдету шартында елдер энергияны үнемдеу және қоршаған ортаны қорғаудың екі негізгі мәселесіне көбірек көңіл бөлуде, халықаралық техникалық алмасулар мен ынтымақтастықты күшейтуде және технологиялық инновациялардың қарқынын жеделдетуде, микро мотор технологиясының даму тенденциясы: (1) жоғары және жаңа технологияны қабылдау және электронды бағытта дамыту; (2) Жоғары тиімділік, энергия үнемдеу және жасыл даму; (3) жоғары сенімділік, электромагниттік үйлесімділікті дамыту; (4) төмен шу, төмен діріл, төмен баға, бағаның дамуы; (5) Мамандандырылған, әртараптандырылған, интеллектуалды даму.
Сонымен қатар, микро қозғалтқыш модуляризация, комбинация, интеллектуалды мехатроника бағыты және щеткасыз, темір өзегі жоқ, тұрақты магнитизация бағыты, әсіресе микро қозғалтқышты қолдану арқылы қоршаған ортаның өзгеруі, қозғалтқыштың дәстүрлі электромагниттік принципін толық қанағаттандыру мүмкін емес. Қатысты пәндердің жаңа жетістіктерімен, соның ішінде жаңа принциптер мен жаңа материалдарды, электромагниттік емес принциптері бар микро-арнайы қозғалтқыштарды жасау моторды дамытудың маңызды бағыты болды.
