Hulkoppmotor (mikrokjerneløs motor) er en spesiell likestrømsmotor. Tradisjonell DC-motor er mye brukt i industriell produksjon, husholdningsapparater, transport og andre felt, sammensatt av to kjernedeler av statoren og rotoren, den stasjonære delen av DC-motoren kalles statoren, statorens hovedrolle er å generere et magnetfelt, sammensatt av rammen, magnetisk hovedpol, reverserende pol, endehette, lager og børsteenhet. Vanlig brukte statormagnetmaterialer inkluderer Ndfeb, Samarium-kobolt, aluminium-nikkel-kobolt og ferritt. Den delen som roterer under drift kalles rotoren, og dens hovedrolle er å produsere elektromagnetisk dreiemoment og indusert elektromotorisk kraft, som er navet til DC-motoren for energikonvertering, så det kalles vanligvis ankeret, som er sammensatt av roterende aksel, ankerkjerne, ankervikling, kommutator og vifte.
Den hule koppmotoren bryter gjennom den strukturelle formen til den tradisjonelle likestrømsmotoren i strukturen, ved hjelp av en kjernerotor, og dens armaturvikling er en hulkoppspole, lik formen til en vannkopp, så den kalles 'hulkoppmotor'. Hulkoppmotor tilhører DC, permanent magnet, servo mikromotor. Denne nye rotorstrukturen gjør at hulkoppmotoren har følgende utmerkede egenskaper: ① Energibesparende egenskaper: kjernefri design eliminerer fullstendig krafttapet forårsaket av dannelsen av virvelstrømmer i jernkjernen, og energikonverteringseffektiviteten er veldig høy, maksimal effektivitet er generelt mer enn 70%, og noen produkter kan generelt nå mer enn 70% motorer (iron); (2) Kontrollegenskaper: rask start og bremsing, rask respons, mekanisk tidskonstant mindre enn 28 millisekunder, noen produkter kan nå mindre enn 10 millisekunder (kjernemotorer er generelt mer enn 100 millisekunder); Hastigheten kan enkelt justeres følsomt under høyhastighets kjøretilstand i det anbefalte driftsområdet; (3) Draegenskaper: Driftsstabiliteten er veldig pålitelig, hastighetssvingningene er veldig liten, som en mikromotor kan hastighetssvingningene enkelt kontrolleres innen 2%; ④ Lettvektsegenskaper: sammenlignet med samme kraftkjernemotor reduseres vekten og volumet med 1/3-1/2, og energitettheten er kraftig forbedret. Kjerneindikatoren til hulkoppmotoren er effekttettheten, det vil si forholdet mellom utgangseffekten og vekten eller volumet. Rotoren uten jernkjerne eliminerer virvelstrøm og hysterese tap ved den molekylære enden og forbedrer energikonverteringseffektiviteten. Redusert vekt og volum i nevnerenden.
Børsten er en viktig komponent i børstet motor , ansvarlig for å lede strømmen mellom de roterende delene og de stasjonære delene. Fordi den er mer laget av grafitt, kalles den også kullbørste. I den vanlige DC-motoren, for å holde rotoren roterende, må rotorstrømretningen endres i sanntid, så kommutatoren og kullbørsten må brukes. Den børsteløse motoren kansellerer den mekaniske børstekommuteringsmodusen, så rotorposisjonen må detekteres for å fullføre den elektroniske kommuteringen. Det er to vanlige måter å få informasjon om rotorposisjonen på: (1) sensorløs kontrollmodus, når motoren går, bestemmes rotorposisjonen av den målbare variabelen tilbakeført av motoren; Posisjonssensorens kontrollmodus, motorrotorens posisjon detekteres direkte av posisjonssensoren inne i motoren. Vanlige posisjonssensorer er Hall-sensorer, fotoelektriske kodere, roterende transformatorer og så videre. Hall-sensordeteksjonsnøyaktigheten er ikke høy, men prisen er lav; Den fotoelektriske koderen og roterende transformatorposisjonsdeteksjonen er nøyaktig og feilen er liten, og de brukes vanligvis til høyytelseskontrollsystemer, for eksempel magnetfeltorienteringskontroll og direkte dreiemomentkontroll.
Hulkoppmotor i henhold til strukturen kan deles inn i børste og børsteløs to typer. ① Børstet hulkoppmotor (også kjent som DC børstet kjerneløs motor, rotor uten jernkjerne): Bruken av mekanisk børstekommutator, vanligvis av skallet, mykt magnetisk materiale indre stator, permanent magnet stator, hul kopp rotor ankersammensetning. Når den hule koppbørstemotoren aktiveres, har viklingen strøm gjennom, genererer dreiemoment, rotoren begynner å rotere, hvis rotoren snur seg til en bestemt vinkel, bruker børsten den mekaniske kommutatoren for å endre retningen på strømmen, slik at utgangsmomentretningen er uendret, rotoren fortsetter å rotere. Fordi den hule koppbørstemotoren bruker børstekommuteringen, er det en viss relativ friksjon under driften av motoren, noe som vil produsere støy, elektrisk gnist og redusere levetiden til motoren. Vanligvis innenlands 'hulkoppmotor' refererer generelt til børstemotor; ② børsteløs hulkoppmotor (også kjent som DC børsteløs sporløs motor, stator uten jernkjerne): Bruken av elektronisk kommutering, vanligvis av skallet, myke magnetiske materialer, isolasjonsmaterialer og hulkopparmatur som består av statoren og permanent magnetisk stålrotor. Den børsteløse motoren med hule kopper kobler forskjellige viklinger til kretsen ved å kontrollere av- og på elektroniske komponenter for å oppnå effekten av reversering. Denne kommuteringsmodusen gjør at den børsteløse motoren med hule kopper har egenskapene til høy effektivitet, liten dreiemomentfluktuasjon, høy levetid, kompakt struktur, enkelt vedlikehold og så videre.
1.2. Kjernebarriere: viklingsprosess
Prosessflyten til hulkoppmotoren er kompleks, og prosesseringsvanskeligheten er langt mer enn for en vanlig DC-spormotor. Hvis du tar den DC-sporløse motoren til Dingzhi Technology (det vil si dens hulkoppmotorprodukter) som et eksempel, fra frontspoleviklingen, midtlageret, dorn, støtteringen og andre kjernedeler, til installasjonen av bakdekselet og sveiselinjen på kretskortet, etc., som involverer nesten 30 prosesser, er kompleksiteten langt mer enn vanlige DC-spormotorer. Spoleproduksjonen må gå gjennom prosessen med emaljert ledning - vikling - forming av varme - ledningsstripping, tilkobling av den vanlige ledningen - spoleinstallasjon og så videre.
Blant dem er spoleproduksjon en av kjerneprosessene til hulkoppmotorer. Kjerneløse selvbærende viklinger er laget av såkalt emaljert tråd, som er en isolert kobbertråd med et strøk maling på utsiden. I produksjonsprosessen smeltes malingen av tilstøtende ledninger sammen ved å påføre trykk og temperatur. Riktig liming (tape eller glassfiber) kan ytterligere forbedre styrken og formstabiliteten til viklingen, noe som er spesielt viktig under høye strømbelastninger.
Produksjonsteknologien til motorspolen med hul kopp er hovedsakelig delt inn i tre kategorier i henhold til formingsmetoden for spolen: 1) manuell vikling. Gjennom en rekke komplekse prosesser, inkludert pinneinnsetting, manuell vikling, manuell kabling og andre trinn for å produsere. 2) Vikle produksjonsteknologi. Vikleproduksjonsteknologien er halvautomatisk produksjon, den emaljerte ledningen vikles først sekvensielt til hovedakselen med et diamantformet tverrsnitt, og den fjernes etter å ha nådd ønsket lengde, og deretter flatet til en trådplate, og til slutt vikles trådplaten inn i en koppformet spole. Ved å ta en viklings hul kopp som et eksempel, kan produksjonsprosessen grovt deles inn i følgende trinn: (1) Vikling av sekskantet trådboltspole: den utføres på den skrånende viklingsgruppeviklingsmaskinen; ② Den blanke trådspolen er limt med to stykker formet trykkfølsom tape, som fjernes for å bli flatet ut; ③ Utflating: formplaten settes inn i trådemne spolen, og spolen flates ut, og sendes deretter til flatemaskinen for å flate ut og bli et flattrådemne. Form med en bambusskrape. Klipp av overflødig tape, la bare ett trekk være igjen, koblingen skal stå på den litt hevede siden av den flate tråden, slik at spolen kan danne en rad; ④ Spole: flattrådemnet mates inn i spolen til hulkoppspolemaskinen, slik at trådemnet er koblet til enden, og båndet limes på overflaten av trådemnehodet for å bli hulkoppspolen; ⑤ Belegg epoksyforming: Etter belegging av epoksylim, sett det i ovnen for herding og forming. 3) En produksjonsteknologi for støping. Viklemaskinen vikler en emaljert ledning til en spindel i henhold til loven gjennom automatiseringsutstyret, og tar av spolen etter vikling til en kopp, forming om gangen, og krever ikke flere prosesser som rulling og flating, med høy grad av automatisering.
Oversjøisk viklingsprosess utviklet tidlig, graden av automatisering er høyere enn innenlands. Den innenlandske bruker hovedsakelig viklingsproduksjon, prosessen er mer komplisert, arbeidsintensiteten til arbeidere er stor, kan ikke fullføre spolen med tykkere tråddiameter, og skraphastigheten er høy. Utenlandske land bruker hovedsakelig engangs sårproduksjonsteknologi, høy grad av automatisering, høy produksjonseffektivitet, spolediameterområde, god spolekvalitet, tett arrangement, motortyper, god ytelse. Den hule koppmotoren kan deles inn i rett viklet, salform og skråviklet i henhold til viklingsmetoden. I 1958 utviklet Dr.FF aulhaber (von Haber) i Tyskland skråviklingsspolen viklingsteknologi, og oppnådde patentteknologien til skråviklingen av rotorspolen til hulkoppmotoren i 1965. Tyskland, Sveits, Japan og andre hulkoppmotorutvikling tidligere, i viklingsprosessen har akkumulert rik erfaring. Blant de tre ledende hulkoppmotorene i verden, bruker sveitsiske Maxon stort sett rett sårform og salform, og tyske Faulhaber og sveitsiske Portescap bruker stort sett skråstilt sårform. Prosessen med rett vikling er mer komplisert, og den brukes mest til lange viklingsstrukturer, ofte laget av flere viklinger. Sadelform kan redusere spoletykkelsen, redusere magnetisk luftgap effektivt på motor med høy effekttetthet, øke lengden på skjærende magnetfelt og utnytte statormagnetismen bedre; Skrå vikling utviklet tidligere, relativt enkel vikling, tette ledninger, egnet for stor batch produksjon.
Vikling er den tekniske kjernebarrieren til hulkoppmotoren. ① Designlink: tre hovedteknologier i utlandet oppsto på 1960-tallet, den innenlandske hulkoppmotoren startet sent, mindre forskning, mangel på kombinasjon av materialinndelingsklasse, rotorkopptype for å optimalisere motoren, mangel på systematisk foroverdesign, mangel på tilpassede krav til systemdriftskjemakonfigurasjon og produktdesignevner; ② Behandlingskobling: Sammenlignet med den tradisjonelle børsteløse motoren, børstemotoren, servomotoren, tilhører strukturen til den hule koppmotoren den tannløse sporstrukturen, det er ingen fast spor, all emaljert ledning er suspendert vikling, det er ingen intern støtte, det er veldig vanskelig i prosessen, og det tidlige utbyttet er lavt. Når det gjelder viklingsnøyaktighet, er presisjonskravene til hulkoppmotorer høyere enn for tradisjonelle motorer. Selve hulkoppmotoren er liten i størrelse, og toleransen for feil er lavere enn for vanlige permanentmagnetmotorer og trinnmotorer, og prosesseringsnøyaktigheten påvirker direkte stabiliteten til magnetfeltet. Forskjellen i trådtykkelse og viklingssving gjør at viklingsmotstandsverdien, startstrømmen, hastighetskonstant og andre motorparametere har store forskjeller. På grunn av dette må innenlandske produsenter forbedre presisjonen, utbyttet og automatiseringen i produksjons- og prosessleddene. Sammenlignet med utlandet er Kina også relativt svakt når det gjelder viklingsutstyr. Vikleutstyr kan deles inn i automatisk og manuelt ikke-automatisk utstyr. Sammenlignet med utlandet er graden av automatisering av viklingsutstyr i Kina relativt lav. Verdens ledende produsenter av viklingsutstyr inkluderer Meteor fra Sveits, Tanaka Seiki Co., Ltd. i Japan, og Hitote Mechanical Engineering Co., LTD. Innenlandske bedrifter er fortsatt i en relativt ledig tilstand når det gjelder utstyr, og de kjøper mer japansk viklingsutstyr, med priser som varierer fra hundretusener til millioner. De relativt representative selskapene i Kina inkluderer Zhongspecial Technology, Dongguan Taili Electronic Machinery Co., LTD., Qinlian Technology, Kunshan Cook og så videre.
1.3 Nedstrømsapplikasjoner: Egenskapene til hulkoppmotoren bestemmer nedstrømsapplikasjonsscenarioet
Den hule koppmotoren tilhører mikromotoren, og oppstrømsråvarene ligner på råvarene til mikromotoren, inkludert kobber, stål, magnetisk stål, lagre, plast, etc. Hulkoppmotoren ble opprinnelig brukt i luftfart, romfart, militær og andre banebrytende industrier, i de senere år har dens anvendelse gradvis utvidet til sivile, medisinske verktøy, industri, forbrukerverktøy og andre industrier. scenarier.
Den forskjellige ytelsen til hulkoppmotoren tilsvarer dens bruk i forskjellige felt: 1) egenskapene til liten størrelse, lett vekt og stort kraft-til-volum-forhold gjør den egnet for områder med høye vektkrav, for eksempel forskjellige typer fly, etc., som kan minimere vekten til flyet; Det er også mye brukt i forskjellige elektroniske forbrukerprodukter, for eksempel elektriske tannbørster og bærbare elektriske vifter. 2) Egenskapene til rask start og bremsing og ekstremt rask respons gjør den egnet for områder som trenger å oppnå rask automatisk kontroll, slik som rakettretningsjustering med høye krav til kontrollytelse, høyhastighets oppfølging av optisk stasjon, høysensitivt utstyr, industriroboter, etc. 3) Egenskapene til høy energikonverteringseffektivitet og lang driftstid gjør den egnet for alle typer felt og batterilevetid, batteridriftsutstyr, energisparende utstyr og batteridriftsutstyr.
Humanoid robot åpner et nytt blått hav av hulkoppmotorapplikasjoner. I følge den siste utviklingen av Optimus, en humanoid robot utgitt av Tesla, inkluderer hver hånd seks stasjoner og 11 frihetsgrader, to stasjoner for tommelen og en stasjon for hver av de andre fire fingrene, og hånden kan bære opptil 20 pund. Håndleddmodulen er hovedsakelig sammensatt av hulkoppmotor, presisjonsplanetreduksjon, kuleskrue og sensor. Den hule koppmotoren gjør at fingeren kan bevege seg, presisjonsplanetgirkassen gjør at manipulatoren kan posisjonere mer nøyaktig og bruke mer fleksibel, koderen gir høypresisjons posisjonsfeedback og hastighetsfeedback av hånden, og sensoren gjør det mulig for roboten å ha menneskelignende persepsjonsfunksjon og reaksjonsevne. Ifølge Musk vil antallet humanoide roboter i fremtiden overstige antallet mennesker, og det forventes å nå nivået på 100 milliarder enheter på lang sikt. Hulkoppmotor er den vanlige tekniske løsningen for robothånd med høy sikkerhet. Humanoid-roboter bruker 6 hulkoppmotorer per hånd, med tanke på sluttsituasjonen, forventes humanoide roboter å nå nivået på én milliard enheter, hvis masseproduksjonen av humanoid-roboter lander, vil trekke hulkoppmotorrelaterte foretak i inntektsvekst.
