Mikromotor sa vzťahuje na princíp, štruktúru, výkon, funkciu atď., Ktoré sa líšia od bežného motora a objem a výstupný výkon sú veľmi malé. Vo všeobecnosti nie je vonkajší priemer mikromotora väčší ako 130 mm a výkon je medzi stovkami miliwattov a stovkami wattov. Široko sa používa vo vojenskom a civilnom modernom vybavení a jeho riadiacom systéme, ako je riadenie delostrelectva, navádzanie rakiet, automatická pilotáž lietadiel, CNC obrábacie stroje, ovládanie bez kyvadlového tkacieho stroja, riadenie priemyselných šijacích strojov, telemetria a diaľkové ovládanie, audio a video zariadenia, automatické prístroje a počítačové periférie atď., Z ktorých všetky používajú veľké množstvo mikromotorov.
Dnes sa v praktických aplikáciách vyvinuli mikromotory od minulosti jednoduchého ovládania štartovania, za účelom poskytovania výkonu, až po presné riadenie jeho rýchlosti, polohy, krútiaceho momentu atď., najmä v priemyselnej automatizácii, automatizácii kancelárií a domácej automatizácii, takmer všetky využívajú motorovú techniku, mikroelektronickú technológiu a technológiu výkonovej elektroniky kombinované produkty mechatroniky. Elektronizácia je nevyhnutným trendom vo vývoji mikro motorov.
2 Oblasť použitia mikromotora（motor s dutým pohárom )
Moderná technológia mikromotorov integruje množstvo špičkových a nových technológií, ako sú motory, počítače, teóriu riadenia a nové materiály, a presúva sa z armády a priemyslu do každodenného života. Preto by sa vývoj technológie mikromotorov mal prispôsobiť vývojovým potrebám pilierových odvetví a odvetví špičkových technológií. Mikromotor sa používa hlavne v nasledujúcich aspektoch:
2.1 Mikro špeciálne motory pre domáce spotrebiče
Aby bolo možné neustále uspokojovať požiadavky používateľov a prispôsobovať sa potrebám informačného veku, dosiahnuť úsporu energie, komfort, sieť, inteligenciu a dokonca aj sieťové domáce spotrebiče (informačné domáce spotrebiče), cyklus výmeny domácich spotrebičov je veľmi rýchly a na podporný motor sú kladené požiadavky vysokej účinnosti, nízkej hlučnosti, nízkych vibrácií, nízkej ceny, nastaviteľnej rýchlosti a inteligencie. Mikromotory pre domáce spotrebiče tvoria 8 % z celkového počtu mikromotorov: vrátane klimatizácií, práčok, chladničiek, mikrovlnných rúr, elektrických ventilátorov, vysávačov, odvodňovacích strojov atď.
Svetový ročný dopyt po 450 až 500 miliónoch jednotiek (súprav), takýto výkon motora nie je veľký, ale široký. Trendy vývoja mikromotorov pre domáce spotrebiče sú: ① bezkomutátorové motory s permanentným magnetom postupne nahradia jednofázové asynchrónne motory; ② Optimalizácia dizajnu, zlepšenie kvality a efektívnosti produktu; ③ Prijať novú štruktúru a novú technológiu na zlepšenie efektívnosti výroby.
2.2 Mikromotor pre zariadenie na spracovanie informácií
Zariadenia na spracovanie informácií s mikromotormi tvorili 29 %: vrátane vstupu informácií, ukladania, spracovania, výstupu, vedenia a iných prepojení vrátane komunikačných zariadení. Svet potrebuje 1,5 miliardy (súprav) ročne, najmä jednosmerné motory s permanentným magnetom, bezkomutátorové jednosmerné motory, krokové motory, mikrosynchrónne motory atď. Očakáva sa, že ročná produkcia mikropočítačov (PC) okolo 100 miliónov jednotiek v rokoch 2000 a 2005 bude 200 miliónov jednotiek, kvôli rastúcim požiadavkám na podporu kľúčových komponentov mikromotorov. Väčšina z týchto motorov sú presné bezkomutátorové motory s permanentným magnetom a presné krokové motory.
Ich vlastnosti a smery vývoja sú:
(1) Produkty s vysokými investíciami Tento typ motora má veľmi vysoké požiadavky na stabilitu otáčok a hádzania rotujúceho hriadeľa, takže tento typ motora je kombináciou pokročilej výrobnej technológie a vznikajúcej technológie výkonovej elektroniky high-tech produktov s vysokými investíciami, ktoré sa vo všeobecnosti sústreďujú na medzinárodný vývoj a výrobu veľkých spoločností.
(2) Miniaturizácia a odlupovanie Aby sa vyhovelo potrebám miniaturizácie a prenosnosti informačných produktov, na ich podporné motory sa predkladajú požiadavky na miniaturizáciu a odlupovanie.
(3) Vysoká rýchlosť S neustálym zlepšovaním hustoty pamäte počítačových periférií sa vyžaduje, aby rýchlosť podporného motora bola vyššia ako 8000 ot./min.
2.3 Mikromotor pre automobil
Mikromotory pre automobily predstavovali 13 %, vrátane štartovacích generátorov, motorov stieračov, motorov pre klimatizačné a chladiace ventilátory, elektrických rýchlomerov, zdvíhačov okien a motorov zámkov dverí. V roku 2000 bola svetová produkcia automobilov asi 54 miliónov s priemerom 15 motorov na vozidlo a celosvetovo ich bolo potrebných 810 miliónov.
Zameranie na vývoj technológie mikromotorov v automobiloch:
(1) Vysoká účinnosť, vysoká sila, úspora energie prostredníctvom vysokorýchlostného, vysokovýkonného výberu magnetického materiálu, vysoko účinných chladiacich prostriedkov a zlepšenia účinnosti regulátora a ďalších opatrení na zlepšenie jeho prevádzkovej účinnosti.
(2) Inteligentné na dosiahnutie inteligentného motora a ovládača automobilu, aby vozidlo bežalo v najlepšom stave, aby sa dosiahla minimálna spotreba energie.
2.4 Mikromotor pre audio zariadenia
Audio zariadenia s mikromotormi tvorili 18 %, vrátane gramofónov, rekordérov, VCD a DVD video diskov. Celosvetový dopyt predstavuje viac ako 1 miliardu jednotiek ročne. V súčasnosti domáca produkcia predstavuje asi 60%, hlavne tlačený navíjací motor, navíjací diskový motor a tak ďalej.
2,5 mikromotor pre video zariadenia
Video zariadenia s mikromotormi tvorili 7 %, vrátane kamier, kamier a pod. Ročný svetový dopyt je 350 až 400 miliónov kusov (súprav), takéto motory sú presné, výroba a spracovanie je náročné, najmä po vstupe do digitálneho prostredia kladie motor náročnejšie požiadavky.
2.6 Mikro motor pre priemyselný elektrický pohon a riadenie
Tento druh mikromotorov predstavuje 2%, vrátane CNC obrábacích strojov, manipulátorov, robotov atď. Hlavne pre AC servomotor, výkonný krokový motor, širokorýchlostný jednosmerný motor, AC bezkomutátorový motor atď. Tento druh motora má mnoho druhov, vysoké technické požiadavky a je to trieda motorov s rýchlejším domácim dopytom.
2.7 Špeciálny mikromotor
Tento typ motora predstavuje asi 23 %, vrátane leteckých letov, rôznych lietadiel, automatizovaných zbraní a vybavenia, lekárskeho vybavenia atď. Takéto motory sú väčšinou špeciálne motory alebo nové motory, vrátane motorov, ktoré sa princípom, štruktúrou a prevádzkovým režimom líšia od všeobecného elektromagnetického princípu, hlavne nízkorýchlostné synchrónne motory, harmonické motory, motory s obmedzeným uhlom, ultrazvukové motory, mikrovlnné motory, kapacitné motory, elektrostatické motory atď. Vznik a vývoj týchto motorov úzko súvisí s rozvojom elektronickej techniky a riadiacej techniky.
3 Micro motor nová technológia produktu
S neustálym pokrokom vedy a techniky a novými požiadavkami na praktické aplikácie existuje množstvo mikrošpeciálnych motorov, ktoré sa líšia od tradičných elektromagnetických motorov. Prijímajú nové koncepty dizajnu, metódy, štruktúry a princípy.
3.1 Bezkomutátorový motor s permanentným magnetom
Bezuhlíkový motor je smer vývoja mikromotora, ktorý sa používa v oblasti informácií, domácich spotrebičov, zvuku a videa, dopravy atď. S rýchlym vývojom materiálov s permanentnými magnetmi a technológie výkonovej elektroniky sa výkon stále zlepšuje, cena sa naďalej znižuje, bezkomutátorový motor sa bude ďalej rozvíjať, dopyt bude čoraz väčší, v porovnaní so všeobecným asynchrónnym motorom sa spotreba energie nového bezkomutátorového motora znížila o 30% ~ 35%, aby sa splnili požiadavky na vysokú účinnosť, úsporu energie, malú, nízku hmotnosť.
Hoci nákladová cena bezkomutátorových motorov je vyššia ako u asynchrónnych motorov, z dôvodu nízkej spotreby energie, vysokej účinnosti a znížených prevádzkových nákladov je z hľadiska úspory energie trendom The Times popularita bezkomutátorových motorov. Najväčšie svetové spoločnosti spustili tvrdú konkurenciu v oblasti bezkomutátorových motorov. So zlepšením výkonu komponentov a materiálov sa preto výrazne zlepší aj výkon bezkomutátorových motorov a výraznejšia bude rýchlostná konkurencia vývoja technológií.
3.2 Ultrazvukový motor
ultrazvukový motor (ultrazvukový motor, ultrazvukový motor, skratka USM) je použitie inverzného piezoelektrického efektu piezoelektrických materiálov, takže elastické teleso (stator) v pásme ultrazvukovej frekvencie vytvára mikroskopické mechanické vibrácie (frekvencia vibrácií nad 20 kHz), prostredníctvom trenia medzi statorom a rotorom (alebo pohyblivý) - jednosmerné makroskopické vibrácie do statorových priamočiarych statorov (alebo lineárny pohyb). Porušuje koncepciu tradičného motora, že rýchlosť a krútiaci moment sa získavajú elektromagnetickým efektom, a je ďalšou pozoruhodnou novou technológiou vo vývoji technológie mikromotorov.
V porovnaní s tradičným motorom má ultrazvukový motor rad výhod: (1) jednoduchá konštrukcia, skladá sa z dvoch základných komponentov: vibračných častí a pohyblivých častí; (2) jednotkový objemový krútiaci moment je veľký, čo je 10-násobok tradičného motora s rovnakým objemom; (3) Výkon pri nízkych otáčkach je dobrý, rýchlosť sa dá nastaviť na nulu, môže priamo vydávať veľký krútiaci moment pri nízkej rýchlosti; (4) Veľký brzdný moment, nie je potrebná žiadna dodatočná brzda; (5) Malá mechanická časová konštanta, dobrý rýchly výkon; (6) Žiadne magnetické a elektrické polia, žiadne elektromagnetické rušenie a elektromagnetický šum.
V súčasnosti mnohé spoločnosti v niektorých cudzích krajinách, ako je Japonsko, získali komerčné praktické uplatnenie. Nové produkty ultrazvukových motorov od Canon, Panasonic, Hitachi a ďalších spoločností sa používajú v pokročilých fotoaparátoch, videokamerách a optických prístrojoch. Smerom vývoja technológie ultrazvukových motorov je ďalšie zlepšenie účinnosti.
Ultrazvukový motor prijíma nový princíp a štruktúru, nepotrebuje magnety a cievky, ale využíva inverzný piezoelektrický efekt piezoelektrických materiálov a ultrazvukové vibrácie na priame získanie pohybu a sily (momentu). Porušuje koncepciu motora, že otáčky a krútiaci moment sa doteraz získavajú elektromagnetickým efektom, a je to high-tech technológia v popredí súčasnej svetovej vedy. Vďaka ultrazvuku má motor veľa charakteristík, ktoré elektromagnetický motor nemá, hoci jeho vynález a vývoj má len 20 rokov histórie, no úspešne sa uplatnil v letectve, robotike, automobiloch, presnom polohovaní, zdravotníckych zariadeniach, mikrostrojoch a iných oblastiach.
3.3 Vysokorýchlostný dynamický tlakový ložiskový motor
S vývojom informačných produktov v smere vysokej účinnosti, vysokej hustoty a mikrotenkých má presný bezkomutátorový motor s permanentným magnetom, ktorý ho podporuje, rýchlosť až 8000 ~ 50000 otáčok/min. Ložiská vysokorýchlostných motorov tiež nahradia tradičné klzné ložiská dynamickými tlakovými ložiskami, aby sa prekonali mnohé technické problémy spôsobené vysokou rýchlosťou. V porovnaní s guľôčkovým ložiskom a klzným ložiskom má dynamické tlakové ložisko mnoho výhod. Môže zabrániť nepravidelnému výkyvu hriadeľa, zlepšiť odolnosť proti nárazu, dlhú životnosť, nízku hlučnosť atď.
Motor s dynamickým tlakovým ložiskom má dva typy kvapaliny a vzduchu, všeobecná rýchlosť je nízka s ložiskom dynamického tlaku kvapaliny, vysoká rýchlosť s ložiskom dynamického tlaku vzduchu. Napriek tomu, že stále existujú určité technické problémy, ktoré je potrebné ďalej riešiť, smer vývoja vysokorýchlostných motorov s dynamickým tlakovým ložiskom sa vo všeobecnosti potvrdil.
3.4 Lineárny motor
S rýchlym vývojom technológie automatického riadenia sú požiadavky na presnosť polohovania rôznych automatických riadiacich systémov stále vyššie a vyššie a tradičný rotačný motor spojený so sadou transformačného mechanizmu zloženého z lineárnych pohybových zariadení nemôže spĺňať požiadavky na presnosť, priamy lineárny pohon je jedným z obsahu výskumu modernej technológie servopohonov, lineárny motor je jednou z kľúčových technológií. Oblasť použitia lineárneho motora je tiež široká, pri potrebe lineárneho pohybu zariadenia bude použitie lineárneho motora s priamym pohonom lepšie ako rotačný motor. Presnosť riadenia sa môže zlepšiť, pretože je vynechaný mechanizmus transformácie pohybu.
3,5 Supermikro motor
Technológia mikromotorov je nová high-tech oblasť technológie mikroelektromechanických systémov (MEMS) vyvinutá v posledných 20 rokoch, ktorá sa vyznačuje technológiou mikroobrábania na báze polovodičového materiálu kremíka, používanej na výrobu zariadení s funkciami premeny energie a prenosu vo veľkostiach od milimetra po mikrón. Vznik technológie MEMS urobil revolučný skok v tradičnej mechanickej výrobnej technológii.
Ultramikromotor má elektrostatický princíp ultramikromotora a elektromagnetického ultramikromotora, pretože elektromagnetický ultramikromotor je väčší ako krútiaci moment elektrostatického ultramikromotora, vysoká účinnosť konverzie, dlhá životnosť, používa sa v mnohých oblastiach, ako sú endoskopy, mikroroboty atď. V súčasnosti Spojené štáty, Japonsko, Rusko, Nemecko a ďalšie krajiny investovali veľa pracovných síl, materiálov a finančných zdrojov do výskumu a aplikácie tejto technológie a dosiahli veľký pokrok a niektoré z nich dosiahli aj praktické využitie. Napríklad japonská spoločnosť Toshiba vyvinula hmotnosť 40 mg, rýchlosť 60 ~ 1000 ot./min., napätie 1,7 V, priemer iba 0,8 mm v najmenšom mikromotore na svete, ako je Shanghai Jiao Tong University, tiež vyvíja mikromotor s priemerom 1 mm. Dá sa očakávať, že s vývojom a aplikáciou technológie nanovýroby sa výrazne rozvinú aj supermikromotory, takže budú mať viac aplikačných oblastí.
3.6 Molekulárny motor
Objavili sa s vývojom MEMS, nanoelektrického systému (na2noelektromechanické systémy, NEMS), veľkosti prvkov môžu byť od niekoľkých stoviek do niekoľkých nanometrov, z ktorých niektoré majú dôležité potenciálne aplikácie v biomedicínskej oblasti. RickyK. Soong a kol. z Cornell University v Spojených štátoch integroval jeden biomolekulárny motor s anorganickým systémom nanometrov, aby vytvoril hybridné nanomechanické zariadenie poháňané molekulárnym motorom. Hydrolýzou ATP (adenozíntrifosfátu) v aktívnom systéme je biomolekulárny motor (s priemerom menším ako 8 nm a dĺžkou 14 nm) schopný generovať maximálny krútiaci moment 80 až 100 pN·nm, ktorý je kompatibilný s veľkosťou a mechanickými konštantami nanomechanických štruktúr, ktoré sa dnes dajú vyrobiť. Očakáva sa, že táto nová technológia bude hrať úlohu pri čistení krvných ciev.
4 trend vývoja mikromotorov
Po vstupe do 21. storočia stojí udržateľný rozvoj svetovej ekonomiky pred dvoma kľúčovými problémami ———— energetika a ochrana životného prostredia, na jednej strane pokrok ľudskej spoločnosti, ľudia majú stále vyššie požiadavky na kvalitu života a povedomie o ochrane životného prostredia je čoraz silnejšie, pretože mikromotor sa používa nielen v priemyselných a banských podnikoch, ale aj v obchodnom a servisnom priemysle, najmä čím ďalej tým viac produktov vstúpilo do osobného vlastníctva, a tak vstúpilo do rodiny. Vibrácie, hluk a elektromagnetické rušenie motora sa stanú verejným rizikom znečistenia životného prostredia. Účinnosť motora priamo súvisí so spotrebou energie a emisiami škodlivých plynov, takže medzinárodné požiadavky na tieto technické ukazovatele sú čoraz prísnejšie, priťahuje pozornosť automobilového priemyslu doma aj v zahraničí, od konštrukcie motora, procesu, materiálov, elektronických komponentov, riadiacich vedení a elektromagnetického dizajnu a ďalších aspektov výskumu úspory energie, mikromotorov, nové kolo produktov na základe vynikajúceho technického výkonu, na druhej strane bude presadzovať také relevantné medzinárodné normy, ako je ochrana motora a ochrana životného prostredia. lisovanie, dizajn vinutia, zlepšenie ventilačnej štruktúry a magnetické materiály s nízkou stratou a vysokou priepustnosťou, materiály s permanentnými magnetmi vzácnych zemín, technológia na zníženie hluku a vibrácií, technológia výkonovej elektroniky, technológia riadenia, technológia na zníženie elektromagnetického rušenia a ďalší aplikačný výskum.
Pod predpokladom zrýchlenia trendu ekonomickej globalizácie krajiny venujú väčšiu pozornosť dvom hlavným otázkam úspory energie a ochrany životného prostredia, posilňujú medzinárodnú technickú výmenu a spoluprácu a zrýchľujú tempo technologických inovácií, vývojový trend technológie mikromotorov je: (1) prijať špičkové a nové technológie a rozvíjať sa v smere elektroniky; (2) Vysoká účinnosť, úspora energie a ekologický rozvoj; (3) K vysokej spoľahlivosti, rozvoju elektromagnetickej kompatibility; (4) Nízka hlučnosť, nízke vibrácie, nízke náklady, vývoj cien; (5) K špecializovanému, diverzifikovanému a inteligentnému rozvoju.
Okrem toho je mikromotor modularizovaný, kombinovaný, inteligentný mechatronický smer a bezkartáčový, bez železného jadra, smer permanentnej magnetizácie, obzvlášť pozoruhodné je, že pri použití mikromotora sa prostredie mení, tradičný elektromagnetický princíp motora nemôže byť plne uspokojený. S novými úspechmi príbuzných disciplín, vrátane nových princípov a nových materiálov, sa vývoj mikrošpeciálnych motorov s neelektromagnetickými princípmi stal dôležitým smerom vývoja motorov.
