Micromotor se referă la principiul, structura, performanța, funcția și așa mai departe sunt diferite de motorul convențional, iar volumul și puterea de ieșire sunt motor foarte mici. În general, diametrul exterior al micromotorului nu este mai mare de 130 mm, iar puterea este între sute de miliwați și sute de wați. A fost utilizat pe scară largă în echipamentele militare și civile moderne și în sistemul său de control, cum ar fi controlul artileriei, ghidarea rachetelor, pilotarea automată a aeronavelor, mașini-unelte CNC, controlul răzătoarei fără navetă, controlul mașinilor de cusut industriale, telemetrie și telecomandă, echipamente audio și video, instrumente automate și periferice pentru computer etc., toate acestea folosind un număr mare de micromotoare.
Astăzi, în aplicațiile practice, micromotoarele au fost dezvoltate de la controlul de pornire simplu din trecut, scopul de a furniza putere, până la controlul precis al vitezei, poziției, cuplului, etc., în special în automatizările industriale, automatizările de birou și automatizarea locuinței, aproape toate folosesc tehnologia motoarelor, tehnologia microelectronică și tehnologia electronică de putere combinate produse mecatronice. Electronizarea este o tendință inevitabilă în dezvoltarea micromotoarelor.
2 Domeniul de aplicare al micromotorului（motor cupa goala )
Tehnologia modernă a micromotoarelor integrează o serie de tehnologii noi și înalte, cum ar fi motoare, calculatoare, teoria controlului și materiale noi, și trece de la viața militară și industrială la viața de zi cu zi. Prin urmare, dezvoltarea tehnologiei micromotoarelor ar trebui adaptată la nevoile de dezvoltare ale industriilor piloni și ale industriilor de înaltă tehnologie. Micromotorul este utilizat în principal în următoarele aspecte:
2.1 Micromotoare speciale pentru electrocasnice
Pentru a satisface în mod continuu cerințele utilizatorilor și a se adapta la nevoile erei informaționale, pentru a obține economii de energie, confort, rețea, inteligență și chiar electrocasnice de rețea (aparate electrocasnice informaționale), ciclul de înlocuire a aparatelor electrocasnice este foarte rapid, iar cerințele de înaltă eficiență, zgomot redus, vibrații scăzute, preț scăzut, viteză reglabilă și inteligență sunt propuse pentru motorul suport. Micromotoarele pentru electrocasnice reprezintă 8% din numărul total de micromotoare: inclusiv aparate de aer condiționat, mașini de spălat, frigidere, cuptoare cu microunde, ventilatoare electrice, aspiratoare, mașini de deshidratare etc.
Cererea anuală a lumii pentru 450 până la 500 de milioane de unități (seturi), o astfel de putere a motorului nu este mare, ci o mare varietate. Tendințele de dezvoltare ale micromotoarelor pentru electrocasnice sunt: ① motoarele fără perii cu magnet permanent vor înlocui treptat motoarele asincrone monofazate; ② Optimizați designul, îmbunătățiți calitatea și eficiența produsului; ③ Adopți o nouă structură și o nouă tehnologie pentru a îmbunătăți eficiența producției.
2.2 Micromotor pentru echipamente de procesare a informațiilor
Echipamentele de procesare a informațiilor cu micromotoare au reprezentat 29%: inclusiv intrarea informațiilor, stocarea, procesarea, ieșirea, conducerea și alte legături, inclusiv echipamente de comunicație. Lumea are nevoie de 1,5 miliarde (seturi) pe an, în principal motoare DC cu magnet permanent, motoare DC fără perii, motoare pas cu pas, micro motoare sincrone și așa mai departe. Microcomputer (PC) producția anuală de aproximativ 100 de milioane de unități în 2000, 2005 este de așteptat să fie de 200 de milioane de unități, pentru componentele sale cheie de sprijin ale cererii de micro-motoare, cerințe din ce în ce mai ridicate. Majoritatea acestor motoare sunt motoare de precizie fără perii cu magnet permanent și motoare pas cu pas de precizie.
Caracteristicile și direcțiile lor de dezvoltare sunt:
(1) Produse cu investiții ridicate Acest tip de motor are cerințe foarte ridicate pentru stabilitatea vitezei și a curgerii arborelui rotativ, astfel încât acest tip de motor este o combinație de tehnologie avansată de fabricație și tehnologie de electronică de putere emergentă a produselor de înaltă tehnologie, cu investiții ridicate, concentrate în general în dezvoltarea internațională și producția de companii mari.
(2) Miniaturizare și fulgi Pentru a satisface nevoile de miniaturizare și portabilitate a produselor informaționale, sunt propuse cerințe de miniaturizare și fulgi pentru motoarele suport.
(3) Viteză mare Odată cu îmbunătățirea continuă a densității de stocare a perifericelor computerului, este necesar ca viteza motorului de sprijin să fie peste 8000r/min.
2.3 Micromotor pentru automobile
Micromotoarele pentru automobile au reprezentat 13%, inclusiv generatoare de pornire, motoare ștergătoare, motoare pentru ventilatoare de aer condiționat și de răcire, vitezometre electrice, ridicătoare de geamuri și motoare de blocare a ușilor. În anul 2000, producția mondială de automobile era de aproximativ 54 de milioane, cu o medie de 15 motoare per vehicul, iar la nivel mondial erau necesare 810 milioane.
Focalizarea dezvoltării tehnologiei micromotoarelor auto:
(1) Eficiență ridicată, forță ridicată, economisire de energie prin selecția materialului magnetic de mare viteză, de înaltă performanță, mijloace de răcire de înaltă eficiență și îmbunătățirea eficienței controlerului și alte măsuri pentru îmbunătățirea eficienței funcționării acestuia.
(2) Inteligent pentru a obține un motor și controler inteligent al mașinii, astfel încât mașina să funcționeze în cea mai bună stare, pentru a obține un consum minim de energie.
2.4 Micromotor pentru echipamente audio
Echipamentele audio cu micromotoare au reprezentat 18%, inclusiv recordere, recordere, discuri video VCD și DVD. Cererea la nivel mondial este de peste 1 miliard de unități pe an. În prezent, producția internă a reprezentat aproximativ 60%, în principal motor de înfășurare tipărit, motor de bobinare și așa mai departe.
2.5 Micromotor pentru echipamente video
Echipamentele video cu micromotoare au reprezentat 7%, inclusiv camere, camere și așa mai departe. Cererea anuală a lumii în 350 până la 400 de milioane de unități (seturi), astfel de motoare sunt de precizie, de fabricație și de prelucrare este dificilă, mai ales după ce a intrat în digital, motorul a prezentat cerințe mai exigente.
2.6 Micromotor pentru acționarea și controlul electric industrial
Acest tip de micromotor reprezintă 2%, inclusiv mașini-unelte CNC, manipulatoare, roboți, etc. În principal pentru servomotor AC, motor pas cu pas de putere, motor DC cu viteză mare, motor AC fără perii și așa mai departe. Acest tip de motor are multe varietăți, cerințe tehnice ridicate și este o clasă de motoare cu cerere internă mai rapidă.
2.7 Micromotor cu scop special
Acest tip de motor reprezintă aproximativ 23%, inclusiv zboruri aerospațiale, diverse avioane, arme și echipamente automate, echipamente medicale și așa mai departe. Astfel de motoare sunt în mare parte motoare speciale sau motoare noi, inclusiv motoare care sunt diferite de principiul electromagnetic general în principiu, structură și modul de funcționare, în principal motoare sincrone cu viteză mică, motoare armonice, motoare cu unghi limitat, motoare cu ultrasunete, motoare cu microunde, motoare capacitive, motoare electrostatice, etc. operare. Apariția și dezvoltarea acestor motoare sunt strâns legate de dezvoltarea tehnologiei electronice și a tehnologiei de control.
3 Micromotor tehnologie nou produs
Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei și noile cerințe ale aplicațiilor practice, au existat o varietate de motoare micro-speciale care sunt diferite de motoarele electromagnetice tradiționale. Ei adoptă concepte, metode, structuri și principii noi de design.
3.1 Motor fără perii cu magnet permanent
Motorul fără perii este direcția de dezvoltare a micromotorului, care a fost aplicată în domeniile informațiilor, electrocasnicelor, audio și video, transportului și așa mai departe. Odată cu dezvoltarea rapidă a materialelor cu magneti permanenți și a tehnologiei electronice de putere, performanța continuă să se îmbunătățească, prețul continuă să scadă, motorul fără perii va fi dezvoltat în continuare, cererea va fi din ce în ce mai mare, în comparație cu motorul asincron general, consumul de putere al noului motor fără perii a scăzut cu 30% ~ 35%, pentru a îndeplini cerințele de eficiență ridicată, economie de energie, greutate mică și ușoară.
Deși prețul de cost al motoarelor fără perii este mai mare decât cel al motoarelor asincrone, datorită consumului mic de energie, eficienței ridicate și a costurilor de operare reduse, din punct de vedere al conservării energiei, popularitatea motoarelor fără perii este sigur să fie tendința The Times. Marile companii din lume au lansat o concurență acerbă în domeniul motoarelor fără perii. Prin urmare, odată cu îmbunătățirea performanței componentelor și materialelor, performanța motoarelor fără perii va fi, de asemenea, mult îmbunătățită, iar competiția de viteză a dezvoltării tehnologiei va fi mai proeminentă.
3.2 Motor cu ultrasunete
motorul cu ultrasunete (motor cu ultrasunete, motor cu ultrasunete, abrevierea USM) este utilizarea efectului piezoelectric invers al materialelor piezoelectrice, astfel încât corpul elastic (statorul) în banda de frecvență ultrasonică să producă vibrații mecanice microscopice (frecvența de vibrație peste 20 kHz), prin frecarea dintre stator și rotor (sau mobil), vibrația microscopică (statorul) macroscopică (stator). rotație într-o singură direcție (sau mișcare liniară). Încalcă conceptul de motor tradițional că viteza și cuplul sunt obținute prin efect electromagnetic și este o altă tehnologie nouă remarcabilă în dezvoltarea tehnologiei micromotoarelor.
În comparație cu motorul tradițional, motorul cu ultrasunete are o serie de avantaje: (1) structură simplă, este compus din două componente de bază: piese de vibrație și piese mobile; (2) cuplul de volum unitar este mare, care este de 10 ori mai mare decât motorul tradițional de același volum; (3) Performanța la viteză mică este bună, viteza poate fi ajustată la zero, poate scoate direct un cuplu mare la viteză mică; (4) Cuplu de frânare mare, nu este necesară nicio frână suplimentară; (5) constantă de timp mecanică mică, performanță bună rapidă; (6) Fără câmpuri magnetice și electrice, fără interferențe electromagnetice și zgomot electromagnetic.
În prezent, multe companii din unele țări străine, cum ar fi Japonia, au obținut aplicații practice comerciale. Noi produse de motoare cu ultrasunete de la Canon, Panasonic, Hitachi și alte companii au fost folosite în camere avansate, camere video și instrumente optice. Direcția de dezvoltare a tehnologiei motoarelor cu ultrasunete este de a îmbunătăți în continuare eficiența.
Motorul cu ultrasunete adoptă un nou principiu și structură, nu are nevoie de magneți și bobine, dar utilizează efectul piezoelectric invers al materialelor piezoelectrice și vibrația ultrasonică pentru a obține direct mișcare și forță (moment). Încalcă conceptul motorului că viteza și cuplul sunt obținute prin efectul electromagnetic până acum și este o tehnologie de înaltă tehnologie aflată în fruntea științei mondiale actuale. Datorită ultrasunetelor, motorul are multe caracteristici pe care motorul electromagnetic nu le are, deși inventarea și dezvoltarea sa este de doar 20 de ani de istorie, dar în domeniul aerospațial, robotică, automobile, poziționare de precizie, echipamente medicale, micro utilaje și alte domenii au fost aplicate cu succes.
3.3 Motor cu rulment de presiune dinamică de mare viteză
Odată cu dezvoltarea produselor informaționale în direcția eficienței ridicate, densității ridicate și microsubțirii, motorul de precizie fără perii cu magnet permanent care îl susține are o viteză de până la 8000 ~ 50000r/min. Rulmenții motoarelor de mare viteză vor înlocui, de asemenea, rulmenții de alunecare tradiționali cu rulmenți de presiune dinamică pentru a depăși multe probleme tehnice cauzate de viteza mare. În comparație cu rulmentul cu bile și rulmentul albe, rulmentul de presiune dinamică are multe avantaje. Poate inhiba oscilația neregulată a arborelui, poate îmbunătăți rezistența la impact, durata de viață lungă, zgomotul redus și așa mai departe.
Motorul cu rulment de presiune dinamică are două tipuri de fluid și aer, viteza generală este scăzută cu rulmentul de presiune dinamică a fluidului, viteză mare cu rulmentul de presiune dinamică a aerului. Deși există încă unele probleme tehnice de rezolvat în continuare, direcția de dezvoltare a motoarelor cu rulmenți cu presiune dinamică de mare viteză a fost în general confirmată.
3.4 Motor liniar
Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei de control automat, cerințele de precizie de poziționare ale diferitelor sisteme de control automat devin din ce în ce mai mari, iar motorul rotativ tradițional cuplat cu un set de mecanism de transformare compus din dispozitive de mișcare liniară nu poate îndeplini cerințele de precizie, acționarea liniară directă este unul dintre conținutul cercetării moderne a tehnologiei servomotor, motorul liniar este una dintre tehnologiile cheie. Domeniul de aplicare al motorului liniar este, de asemenea, larg, în necesitatea mișcării liniare a dispozitivului, utilizarea motorului liniar cu acționare directă va fi superioară motorului rotativ. Precizia controlului poate fi îmbunătățită deoarece mecanismul de transformare a mișcării este omis.
3.5 Supermicro motor
Tehnologia micromotoarelor este un nou domeniu de înaltă tehnologie de tehnologie a sistemelor micro-electromecanice (MEMS) dezvoltat în ultimii 20 de ani, care se caracterizează prin tehnologia de micro-prelucrare bazată pe material semiconductor siliciu, utilizat pentru fabricarea dispozitivelor cu funcții de conversie și transmisie a energiei în intervalul de dimensiuni de la milimetru la microni. Apariția tehnologiei MEMS a făcut un salt revoluționar în tehnologia tradițională de fabricație mecanică.
Ultramicromotor are principiul electrostatic al ultramicromotor și ultramicromotor electromagnetic, deoarece ultramicromotorul electromagnetic este mai mare decât cuplul ultramicromotor electrostatic, eficiență ridicată de conversie, viață lungă, a fost aplicat în multe domenii, cum ar fi endoscoape, microroboți și așa mai departe. În prezent, Statele Unite ale Americii, Japonia, Rusia, Germania și alte țări au investit multă forță de muncă, resurse materiale și financiare pentru a efectua cercetarea și aplicarea acestei tehnologii și au făcut progrese mari, iar unele au ajuns la practică. De exemplu, compania japoneza Toshiba a dezvoltat o greutate de 40 mg, viteză 60 ~ 1000r/min, tensiune 1,7 V, diametru de doar 0,8 mm în cel mai mic micromotor din lume, cum ar fi Universitatea Jiao Tong din Shanghai, dezvoltă, de asemenea, un diametru de 1 mm micromotor. Se poate aștepta ca, odată cu dezvoltarea și aplicarea tehnologiei de nanofabricare, supermicromotoarele să fie, de asemenea, foarte dezvoltate, astfel încât să aibă mai multe domenii de aplicare.
3.6 Motor molecular
A apărut odată cu dezvoltarea MEMS, sistem nano electric (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), dimensiunile caracteristicilor pot fi de la câteva sute la câțiva nanometri, dintre care unele au potențiale importante aplicații în domeniul biomedical. RickyK. Soong și colab. de la Universitatea Cornell din Statele Unite a integrat un singur motor biomolecular cu un sistem anorganic la scară nanometrică pentru a forma un dispozitiv nanomecanic hibrid condus de un motor molecular. Prin hidroliza ATP (adenozin trifosfat) într-un sistem activ, motorul biomolecular (mai puțin de 8 nm în diametru și 14 nm în lungime) este capabil să genereze un cuplu maxim de 80 până la 100 pN·nm, compatibil cu dimensiunea și constantele mecanice ale structurilor nanomecanice care pot fi produse astăzi. Se așteaptă că această nouă tehnologie va juca un rol în curățarea vaselor de sânge.
4 tendință de dezvoltare a micromotoarelor
După intrarea în secolul 21, dezvoltarea durabilă a economiei mondiale se confruntă cu două probleme cheie ———— energia și protecția mediului, pe de o parte, progresul societății umane, oamenii au cerințe din ce în ce mai mari pentru calitatea vieții, iar conștientizarea protecției mediului devine din ce în ce mai puternică, deoarece micromotorul nu este folosit doar în întreprinderile industriale și miniere, ci și în industria de servicii, dar și în industria de produse, mai ales în familie. siguranța motorului pune în pericol direct siguranța proprietății personale; Vibrațiile, zgomotul și interferențele electromagnetice ale motorului vor deveni pericol public de poluare a mediului. Eficiența motorului este direct legată de consumul de energie și emisiile de gaze nocive, astfel încât cerințele internaționale pentru acești indicatori tehnici sunt din ce în ce mai stricte, a atras atenția industriei auto în țară și în străinătate, de la structura motorului, proces, materiale, componente electronice, linii de control și design electromagnetic și alte aspecte ale cercetării de conservare a energiei, micromotor noua rundă de produse în baza altor standarde internaționale de economisire a energiei va implementa performanța tehnică excelentă. și protecția mediului și promovează progresul tehnologic relevant, cum ar fi ștanțarea noilor motoare, proiectarea bobinării, îmbunătățirea structurii de ventilație și materiale magnetice cu pierderi scăzute și permeabilitate ridicată, materiale cu magneti permanenți din pământuri rare, tehnologia de reducere a zgomotului și vibrațiilor, tehnologia electronică de putere, tehnologia de control, tehnologia de reducere a interferențelor electromagnetice și alte cercetări de aplicație.
Sub premisa accelerării tendinței de globalizare economică, țările acordă mai multă atenție celor două probleme majore de economisire a energiei și protecție a mediului, consolidează schimburile tehnice internaționale și cooperarea și accelerează ritmul inovației tehnologice, tendința de dezvoltare a tehnologiei micromotoarelor este: (1) adoptarea tehnologiei înalte și noi și dezvoltarea în direcția electronică; (2) Eficiență ridicată, economie de energie și dezvoltare ecologică; (3) la o fiabilitate ridicată, dezvoltarea compatibilităţii electromagnetice; (4) La zgomot redus, vibrații scăzute, cost redus, dezvoltare a prețului; (5) La dezvoltarea specializată, diversificată, inteligentă.
În plus, micromotor este modularizare, combinație, direcție mecatronică inteligentă și fără perii, fără miez de fier, direcție de magnetizare permanentă, de remarcat mai ales că, odată cu aplicarea micromotorului, mediul se schimbă, principiul electromagnetic tradițional al motorului nu poate fi pe deplin satisfăcut. Odată cu noile realizări ale disciplinelor conexe, inclusiv noi principii și noi materiale, dezvoltarea motoarelor micro-speciale cu principii non-electromagnetice a devenit o direcție importantă a dezvoltării motoarelor.
