Micromotor verwijst naar het principe, de structuur, de prestaties, de functie enzovoort zijn anders dan de conventionele motor, en het volume en het uitgangsvermogen zijn van een zeer kleine motor. Over het algemeen is de buitendiameter van de micromotor niet groter dan 130 mm en ligt het vermogen tussen honderden milliwatt en honderden watt. Het wordt veel gebruikt in moderne militaire en civiele uitrusting en het besturingssysteem ervan, zoals artilleriecontrole, raketgeleiding, automatische besturing van vliegtuigen, CNC-werktuigmachines, besturing van spoelloze weefgetouwen, besturing van industriële naaimachines, telemetrie en afstandsbediening, audio- en videoapparatuur, automatische instrumenten en computerrandapparatuur, enz., die allemaal een groot aantal micromotoren gebruiken.
Tegenwoordig zijn micromotoren in praktische toepassingen ontwikkeld van de eenvoudige startcontrole, met als doel het leveren van stroom, tot de nauwkeurige regeling van de snelheid, positie, koppel, enz., Vooral in industriële automatisering, kantoorautomatisering en domotica, bijna allemaal gebruiken motortechnologie, micro-elektronicatechnologie en vermogenselektronicatechnologie gecombineerde mechatronische producten. Elektronisatie is een onvermijdelijke trend in de ontwikkeling van micromotoren.
2 Toepassingsgebied van micromotor（holle kopmotor )
Moderne micromotortechnologie integreert een aantal hoogwaardige en nieuwe technologieën zoals motoren, computers, besturingstheorieën en nieuwe materialen, en verplaatst zich van het militaire en industriële naar het dagelijkse leven. Daarom moet de ontwikkeling van micromotortechnologie worden aangepast aan de ontwikkelingsbehoeften van pijlerindustrieën en hightechindustrieën. Micromotor wordt voornamelijk gebruikt in de volgende aspecten:
2.1 Speciale micromotoren voor huishoudelijke apparaten
Om voortdurend aan de gebruikersvereisten te voldoen en zich aan te passen aan de behoeften van het informatietijdperk, om energiebesparing, comfort, netwerken, intelligentie en zelfs netwerkhuishoudelijke apparaten (informatiehuishoudelijke apparaten) te bereiken, is de vervangingscyclus van huishoudelijke apparaten erg snel en worden de eisen van hoog rendement, laag geluidsniveau, weinig trillingen, lage prijs, instelbare snelheid en intelligentie naar voren gebracht voor de ondersteunende motor. Micromotoren voor huishoudelijke apparaten zijn goed voor 8% van het totale aantal micromotoren: inclusief airconditioners, wasmachines, koelkasten, magnetrons, elektrische ventilatoren, stofzuigers, ontwateringsmachines, enz.
De jaarlijkse vraag in de wereld naar 450 tot 500 miljoen eenheden (sets), dergelijk motorvermogen is niet groot, maar een grote variëteit. De ontwikkelingstrends van micromotoren voor huishoudelijke apparaten zijn: ① borstelloze motoren met permanente magneet zullen geleidelijk eenfasige asynchrone motoren vervangen; ② Optimaliseer het ontwerp, verbeter de productkwaliteit en efficiëntie; ③ Nieuwe structuur en nieuwe technologie aannemen om de productie-efficiëntie te verbeteren.
2.2 Micromotor voor informatieverwerkende apparatuur
Informatieverwerkingsapparatuur met micromotoren was goed voor 29%: inclusief informatie-invoer, opslag, verwerking, uitvoer, geleiding en andere verbindingen, inclusief communicatieapparatuur. De wereld heeft 1,5 miljard (sets) per jaar nodig, voornamelijk gelijkstroommotoren met permanente magneet, borstelloze gelijkstroommotoren, stappenmotoren, microsynchrone motoren enzovoort. Microcomputer (PC) jaarlijkse productie van ongeveer 100 miljoen eenheden in 2000,2005 zal naar verwachting 200 miljoen eenheden bedragen, vanwege de ondersteunende belangrijke componenten van de vraag naar micro-motoren, steeds hogere eisen. De meeste van deze motoren zijn borstelloze precisiemotoren met permanente magneet en precisiestappenmotoren.
Hun kenmerken en ontwikkelingsrichtingen zijn:
(1) Producten met hoge investeringen Dit type motor stelt zeer hoge eisen aan de stabiliteit van de snelheid en de slingering van de roterende as, dus dit type motor is een combinatie van geavanceerde productietechnologie en opkomende vermogenselektronicatechnologie van hightech producten met hoge investeringen, over het algemeen geconcentreerd in de internationale ontwikkeling en productie van grote bedrijven.
(2) Miniaturisatie en schilferige eisen Om tegemoet te komen aan de behoeften van miniaturisatie en draagbaarheid van informatieproducten worden miniaturisatie- en schilferige eisen gesteld aan de ondersteunende motoren ervan.
(3) Hoge snelheid Met de voortdurende verbetering van de opslagdichtheid van computerrandapparatuur is het vereist dat de ondersteunende motorsnelheid hoger is dan 8000 tpm.
2.3 Micromotor voor auto's
Micromotoren voor auto's waren goed voor 13%, inclusief startgeneratoren, ruitenwissermotoren, motoren voor airconditioning en koelventilatoren, elektrische snelheidsmeters, raamopeners en deurslotmotoren. In 2000 bedroeg de autoproductie in de wereld ongeveer 54 miljoen, met een gemiddelde van 15 motoren per voertuig, en er waren wereldwijd 810 miljoen nodig.
Focus op de ontwikkeling van micromotortechnologie in de automobielsector:
(1) Hoog rendement, hoge kracht, energiebesparing door snelle, krachtige selectie van magnetische materialen, hoogefficiënte koelmiddelen en verbetering van de efficiëntie van de controller en andere maatregelen om de werkingsefficiëntie ervan te verbeteren.
(2) Intelligent om een intelligente motor en controller van de auto te bereiken, zodat de auto in de beste staat rijdt en een minimaal energieverbruik bereikt.
2.4 Micromotor voor audioapparatuur
Audioapparatuur met micromotoren was goed voor 18%, waaronder platenspelers, recorders, vcd- en dvd-videoschijven. De wereldwijde vraag bedraagt ruim 1 miljard stuks per jaar. Momenteel is de binnenlandse productie goed voor ongeveer 60%, voornamelijk gedrukte wikkelmotoren, wikkelschijfmotoren enzovoort.
2.5 Micromotor voor videoapparatuur
Videoapparatuur met micromotoren was goed voor 7%, inclusief camera's, camera's enzovoort. De jaarlijkse vraag in de wereld naar 350 tot 400 miljoen eenheden (sets), dergelijke motoren zijn nauwkeurig, productie en verwerking zijn moeilijk, vooral na het betreden van de digitale, stelde de motor strengere eisen.
2.6 Micromotor voor industriële elektrische aandrijving en besturing
Dit soort micromotor is goed voor 2%, inclusief CNC-bewerkingsmachines, manipulatoren, robots, enz. Voornamelijk voor AC-servomotor, vermogensstappenmotor, DC-motor met grote snelheid, AC-borstelloze motor enzovoort. Dit soort motor kent vele varianten, hoge technische eisen en is een motorklasse met een snellere binnenlandse vraag.
2.7 Micromotor voor speciale doeleinden
Dit type motor is goed voor ongeveer 23%, inclusief lucht- en ruimtevaartvluchten, verschillende vliegtuigen, geautomatiseerde wapens en uitrusting, medische apparatuur, enzovoort. Dergelijke motoren zijn meestal speciale motoren of nieuwe motoren, inclusief motoren die in principe verschillen van het algemene elektromagnetische principe, structuur en werkingsmodus, voornamelijk synchrone motoren met lage snelheid, harmonische motoren, motoren met beperkte hoek, ultrasone motoren, microgolfmotoren, capacitieve motoren, elektrostatische motoren, enz. Onder hen zijn ultrasone motor, microgolfmotor, capacitieve motor en elektrostatische motor speciale motoren die in principe, structuur en werking verschillen van algemene motoren. De opkomst en ontwikkeling van deze motoren hangen nauw samen met de ontwikkeling van de elektronische technologie en besturingstechnologie.
3 Micromotor nieuwe producttechnologie
Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie en de nieuwe eisen van praktische toepassingen is er een verscheidenheid aan micro-speciale motoren ontstaan die verschillen van traditionele elektromagnetische motoren. Ze adopteren nieuwe ontwerpconcepten, methoden, structuren en principes.
3.1 Borstelloze motor met permanente magneet
Borstelloze motor is de ontwikkelingsrichting van micromotor, die is toegepast op het gebied van informatie, huishoudelijke apparaten, audio en video, transport enzovoort. Met de snelle ontwikkeling van permanente magneetmaterialen en vermogenselektronicatechnologie blijven de prestaties verbeteren, de prijs blijft dalen, de borstelloze motor zal verder worden ontwikkeld, de vraag zal steeds groter worden, vergeleken met de algemene asynchrone motor, het nieuwe stroomverbruik van de borstelloze motor daalde met 30% ~ 35%, om te voldoen aan de eisen van hoog rendement, energiebesparing, klein, lichtgewicht.
Hoewel de kostprijs van borstelloze motoren hoger is dan die van asynchrone motoren, vanwege het lage energieverbruik, het hoge rendement en de lagere bedrijfskosten, zal de populariteit van borstelloze motoren vanuit het oogpunt van energiebesparing ongetwijfeld de trend van The Times zijn. De grootste bedrijven ter wereld zijn een hevige concurrentiestrijd begonnen op het gebied van borstelloze motoren. Daarom zullen, met de verbetering van de prestaties van componenten en materialen, ook de prestaties van borstelloze motoren aanzienlijk worden verbeterd en zal de snelheidsconcurrentie van de technologische ontwikkeling prominenter worden.
3.2 Ultrasone motor
ultrasone motor (ultrasone motor, ultrasone motor, afkorting USM) is het gebruik van het omgekeerde piëzo-elektrische effect van piëzo-elektrische materialen, zodat het elastische lichaam (stator) in de ultrasone frequentieband microscopische mechanische trillingen produceert (trillingsfrequentie boven 20 kHz), door de wrijving tussen de stator en de rotor (of beweegbaar), de microscopische trilling van de stator in de rotor (of beweegbaar) macro rotatie in één richting (of lineaire beweging). Het breekt met het concept van de traditionele motor dat de snelheid en het koppel worden verkregen door het elektromagnetische effect, en is een andere opmerkelijke nieuwe technologie in de ontwikkeling van micromotortechnologie.
Vergeleken met de traditionele motor heeft de ultrasone motor een aantal voordelen: (1) eenvoudige structuur, hij bestaat uit twee basiscomponenten: trillingsdelen en bewegende delen; (2) het volumekoppel van de eenheid is groot, namelijk 10 keer dat van de traditionele motor met hetzelfde volume; (3) De prestaties bij lage snelheid zijn goed, de snelheid kan op nul worden ingesteld, kan direct een groot koppel leveren bij lage snelheid; (4) Groot remkoppel, er is geen extra rem vereist; (5) Kleine mechanische tijdconstante, goede snelle prestaties; (6) Geen magnetische en elektrische velden, geen elektromagnetische interferentie en elektromagnetische ruis.
Momenteel hebben veel bedrijven in het buitenland, zoals Japan, commerciële praktische toepassing verkregen. Nieuwe producten van ultrasone motoren van Canon, Panasonic, Hitachi en andere bedrijven zijn gebruikt in geavanceerde camera's, camcorders en optische instrumenten. De ontwikkelingsrichting van ultrasone motortechnologie is het verder verbeteren van de efficiëntie.
Ultrasone motor neemt een nieuw principe en nieuwe structuur aan, heeft geen magneten en spoelen nodig, maar gebruikt het omgekeerde piëzo-elektrische effect van piëzo-elektrische materialen en ultrasone trillingen om direct beweging en kracht (moment) te verkrijgen. Het breekt het concept van de motor dat de snelheid en het koppel tot nu toe worden verkregen door het elektromagnetische effect, en is een hightech technologie die voorop loopt in de huidige wereldwetenschap. Dankzij ultrageluid heeft de motor veel kenmerken die de elektromagnetische motor niet heeft, hoewel de uitvinding en ontwikkeling ervan slechts 20 jaar geschiedenis is, maar in de lucht- en ruimtevaart, robotica, auto's, precisiepositionering, medische apparatuur, micromachines en andere velden met succes zijn toegepast.
3.3 Snelle dynamische druklagermotor
Met de ontwikkeling van informatieproducten in de richting van hoog rendement, hoge dichtheid en microdun, heeft de borstelloze precisiemotor met permanente magneet die deze ondersteunt een snelheid van maximaal 8000 ~ 50000 tpm. De lagers van hogesnelheidsmotoren zullen ook traditionele glijlagers vervangen door dynamische druklagers om veel technische problemen veroorzaakt door hoge snelheden te overwinnen. Vergeleken met kogellagers en glijlagers heeft dynamisch druklager veel voordelen. Het kan onregelmatige aszwaaien remmen, de slagvastheid, een lange levensduur, een laag geluidsniveau enzovoort verbeteren.
Dynamische druklagermotor heeft twee soorten vloeistof en lucht, de algemene snelheid is laag met vloeistofdynamisch druklager, hoge snelheid met luchtdynamisch druklager. Hoewel er nog enkele technische problemen zijn die verder moeten worden opgelost, is de ontwikkelingsrichting van dynamische druklagermotoren met hoge snelheid algemeen bevestigd.
3.4 Lineaire motor
Met de snelle ontwikkeling van automatische besturingstechnologie worden de vereisten voor positioneringsnauwkeurigheid van verschillende automatische besturingssystemen steeds hoger, en de traditionele rotatiemotor in combinatie met een reeks transformatiemechanismen bestaande uit lineaire bewegingsapparaten kan niet voldoen aan de nauwkeurigheidseisen. Directe lineaire aandrijving is een van de inhoud van onderzoek naar moderne servo-aandrijftechnologie, lineaire motor is een van de sleuteltechnologieën. Het toepassingsgebied van de lineaire motor is ook breed: vanwege de behoefte aan lineaire beweging van het apparaat zal het gebruik van een lineaire motor met directe aandrijving superieur zijn aan de rotatiemotor. De besturingsprecisie kan worden verbeterd doordat het bewegingstransformatiemechanisme wordt weggelaten.
3.5 Supermicro-motor
Micromotortechnologie is een nieuw hightech gebied van micro-elektromechanische systeemtechnologie (MEMS), ontwikkeld in de afgelopen 20 jaar, dat wordt gekenmerkt door microbewerkingstechnologie op basis van halfgeleidermateriaal silicium, dat wordt gebruikt om apparaten te vervaardigen met energieconversie- en transmissiefuncties in het groottebereik van millimeter tot micron. De opkomst van MEMS-technologie heeft een revolutionaire sprong voorwaarts gemaakt in de traditionele mechanische productietechnologie.
Ultramicromotor heeft het elektrostatische principe van ultramicromotor en elektromagnetische ultramicromotor, omdat de elektromagnetische ultramicromotor groter is dan het elektrostatische ultramicromotorkoppel, hoge conversie-efficiëntie, lange levensduur, en op veel gebieden is toegepast, zoals endoscopen, microrobots enzovoort. Op dit moment hebben de Verenigde Staten, Japan, Rusland, Duitsland en andere landen veel mankracht, materiële en financiële middelen geïnvesteerd om het onderzoek en de toepassing van deze technologie uit te voeren, en hebben ze grote vooruitgang geboekt, en sommige hebben de praktijk bereikt. Het Japanse Toshiba-bedrijf ontwikkelde bijvoorbeeld een gewicht van 40 mg, snelheid 60 ~ 1000 r / min, spanning 1,7 V, diameter van slechts 0,8 mm in 's werelds kleinste micromotor, zoals Shanghai Jiao Tong University ook een micromotor met een diameter van 1 mm ontwikkelt. Verwacht mag worden dat met de ontwikkeling en toepassing van nanofabricagetechnologie ook supermicromotoren sterk ontwikkeld zullen worden, waardoor ze meer toepassingsgebieden zullen krijgen.
3.6 Moleculaire motor
Verscheen met de ontwikkeling van MEMS, een nano-elektrisch systeem (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), kunnen de afmetingen van de kenmerken variëren van een paar honderd tot een paar nanometer, waarvan sommige belangrijke potentiële toepassingen op biomedisch gebied hebben. RickyK. Soong et al. van Cornell University in de Verenigde Staten integreerde een enkele biomoleculaire motor met een anorganisch systeem op nanoschaal om een hybride nanomechanisch apparaat te vormen, aangedreven door een moleculaire motor. Door ATP (adenosinetrifosfaat) in een actief systeem te hydrolyseren, kan de biomoleculaire motor (minder dan 8 nm in diameter en 14 nm lang) een maximaal koppel van 80 tot 100 pN·nm genereren, compatibel met de grootte en mechanische constanten van nanomechanische structuren die vandaag de dag kunnen worden geproduceerd. Deze nieuwe technologie zal naar verwachting een rol spelen bij het reinigen van bloedvaten.
4 micromotorische ontwikkelingstrend
Na het betreden van de 21e eeuw wordt de duurzame ontwikkeling van de wereldeconomie geconfronteerd met twee belangrijke kwesties: energie en milieubescherming, aan de ene kant de vooruitgang van de menselijke samenleving, mensen stellen steeds hogere eisen aan de kwaliteit van leven, en het bewustzijn van milieubescherming wordt steeds sterker, omdat de micromotor niet alleen wordt gebruikt in industriële en mijnbouwbedrijven, maar ook wordt gebruikt in de commerciële en dienstverlenende sector, vooral meer producten zijn in het gezin in het leven gekomen, dus de veiligheid van de motor brengt de veiligheid van persoonlijke eigendommen direct in gevaar; De trillingen, het geluid en de elektromagnetische interferentie van de motor vormen een publiek gevaar van milieuvervuiling. De efficiëntie van de motor houdt rechtstreeks verband met het energieverbruik en de uitstoot van schadelijke gassen, dus de internationale vereisten voor deze technische indicatoren worden steeds strenger en hebben de aandacht getrokken van de auto-industrie in binnen- en buitenland, van de motorstructuur, het proces, de materialen, de elektronische componenten, de controlelijnen en het elektromagnetische ontwerp en andere aspecten van onderzoek naar energiebesparing, de nieuwe productronde van micromotoren op basis van uitstekende technische prestaties. Aan de andere kant zal het relevante internationale normen implementeren met het oog op energiebesparing en milieubescherming, en relevante technologische vooruitgang bevorderen, zoals het stempelen van nieuwe motoren. kronkelend ontwerp, verbetering van de ventilatiestructuur en magnetische materialen met laag verlies en hoge permeabiliteit, permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen, technologie voor ruis- en trillingsreductie, technologie voor vermogenselektronica, besturingstechnologie, vermindering van elektromagnetische interferentietechnologie en ander toepassingsonderzoek.
Onder het uitgangspunt van het versnellen van de trend van economische mondialisering besteden landen meer aandacht aan de twee belangrijkste kwesties van energiebesparing en milieubescherming, versterken ze internationale technische uitwisselingen en samenwerking en versnellen ze het tempo van technologische innovatie. De ontwikkelingstrend van micromotortechnologie is: (1) hoogwaardige en nieuwe technologie adopteren en zich ontwikkelen in de richting van elektronische; (2) Hoge efficiëntie, energiebesparing en groene ontwikkeling; (3) Hoge betrouwbaarheid, ontwikkeling van elektromagnetische compatibiliteit; (4) Voor een laag geluidsniveau, weinig trillingen, lage kosten en prijsontwikkeling; (5) Naar gespecialiseerde, gediversifieerde, intelligente ontwikkeling.
Bovendien is de micromotor modularisatie, combinatie, intelligente mechatronische richting en borstelloos, geen ijzeren kern, permanente magnetisatierichting, vooral opmerkelijk is dat met de toepassing van een micromotor de omgeving verandert, het traditionele elektromagnetische principe van de motor niet volledig kan worden voldaan. Met de nieuwe prestaties van verwante disciplines, waaronder nieuwe principes en nieuwe materialen, is de ontwikkeling van speciale micromotoren met niet-elektromagnetische principes een belangrijke richting voor de motorontwikkeling geworden.
