Motori i kupës së zbrazët (Motor mikro pa bërthamë) është një motor i veçantë DC. Tradicionale Motori DC përdoret gjerësisht në prodhimin industrial, pajisjet shtëpiake, transportin dhe fusha të tjera, i përbërë nga dy pjesë thelbësore të statorit dhe rotorit, pjesa e palëvizshme e motorit DC quhet stator, roli kryesor i statorit është të gjenerojë një fushë magnetike, të përbërë nga korniza, poli kryesor magnetik, poli i kundërt, kapaku i fundit, pajisja e kushinetave dhe brushës. Materialet e përdorura zakonisht të magnetit të statorit përfshijnë Ndfeb, kobalt samarium, kobalt nikel alumini dhe ferrit. Pjesa që rrotullohet gjatë punës quhet rotor dhe roli i tij kryesor është të prodhojë çift rrotullues elektromagnetik dhe forcë elektromotore të induktuar, e cila është qendra e motorit DC për konvertimin e energjisë, kështu që zakonisht quhet armaturë, e cila përbëhet nga boshti rrotullues, bërthama e armaturës, mbështjellja e armaturës, komutatori dhe ventilatori.
Motori i kupës së zbrazët depërton në formën strukturore të motorit tradicional DC në strukturë, duke përdorur një rotor pa bërthamë dhe mbështjellja e tij e armaturës është një spirale e zbrazët e kupës, e ngjashme në formë me një filxhan uji, kështu që quhet 'motor i filxhanit të zbrazët'. Motori i filxhanit të zbrazët i përket motorit DC, magnet i përhershëm, servo mikro. Kjo strukturë e re e rotorit e bën motorin e kupës së zbrazët të ketë karakteristikat e mëposhtme të shkëlqyera: ① Karakteristikat e kursimit të energjisë: dizajni pa bërthamë eliminon plotësisht humbjen e energjisë të shkaktuar nga formimi i rrymave vorbull në bërthamën e hekurit dhe efikasiteti i konvertimit të energjisë është shumë i lartë, efikasiteti maksimal është përgjithësisht më shumë se 70%, dhe disa produkte mund të arrijnë më shumë se 90% motorë (në përgjithësi janë 90%); (2) Karakteristikat e kontrollit: fillimi dhe frenimi i shpejtë, reagimi i shpejtë, konstantja e kohës mekanike më pak se 28 milisekonda, disa produkte mund të arrijnë më pak se 10 milisekonda (motorët bërthamë janë përgjithësisht më shumë se 100 milisekonda); Shpejtësia mund të rregullohet lehtësisht me ndjeshmëri në gjendjen e funksionimit me shpejtësi të lartë në zonën e rekomanduar të funksionimit; (3) Karakteristikat e tërheqjes: Stabiliteti i funksionimit është shumë i besueshëm, luhatja e shpejtësisë është shumë e vogël, si një mikro motor, luhatja e shpejtësisë së tij mund të kontrollohet lehtësisht brenda 2%; ④ Karakteristikat e lehta: krahasuar me të njëjtin motor me bërthamë të energjisë, pesha dhe vëllimi i tij zvogëlohen me 1/3-1/2, dhe densiteti i energjisë është përmirësuar shumë. Treguesi kryesor i motorit të filxhanit të uritur është dendësia e fuqisë, domethënë raporti i fuqisë së daljes me peshën ose vëllimin. Rotori pa bërthamë hekuri eliminon rrymën vorbull dhe humbjen e histerezës në fundin molekular dhe përmirëson efikasitetin e konvertimit të energjisë. Pesha dhe vëllimi i reduktuar në fundin e emëruesit.
Furça është një komponent i rëndësishëm i motor i krehur , përgjegjës për përcjelljen e rrymës midis pjesëve rrotulluese dhe pjesëve të palëvizshme. Për shkak se është më shumë prej grafit, quhet edhe furçë karboni. Në motorin e zakonshëm DC, për të mbajtur rrotullimin e rotorit, drejtimi i rrymës së rotorit duhet të ndryshohet në kohë reale, kështu që duhet të përdoren komutatori dhe furça e karbonit. Motori pa furça anulon modalitetin e komutimit të furçës mekanike, kështu që pozicioni i rotorit duhet të zbulohet për të përfunduar komutimin elektronik. Ekzistojnë dy mënyra të zakonshme për të marrë informacionin e pozicionit të rotorit: (1) modaliteti i kontrollit pa sensor, kur motori është në punë, pozicioni i rotorit përcaktohet nga ndryshorja e matshme e rikthyer nga motori; Mënyra e kontrollit të sensorit të pozicionit, pozicioni i rotorit të motorit zbulohet drejtpërdrejt nga sensori i pozicionit brenda motorit. Sensorët e pozicionit të përdorur zakonisht janë sensorë Hall, kodues fotoelektrikë, transformatorë rrotullues e kështu me radhë. Saktësia e zbulimit të sensorit të sallës nuk është e lartë, por çmimi është i ulët; Zbulimi i pozicionit të koduesit fotoelektrik dhe të transformatorit rrotullues është i saktë dhe gabimi është i vogël, dhe ato zakonisht përdoren për sistemet e kontrollit me performancë të lartë, të tilla si kontrolli i orientimit të fushës magnetike dhe kontrolli i drejtpërdrejtë i çift rrotullues.
Motori i kupës së zbrazët sipas strukturës së tij mund të ndahet në dy lloje furçash dhe pa furça. ① motor krehur filxhan i uritur (i njohur edhe si DC krehur motor pa bërthama, rotor pa bërthamë hekuri): Përdorimi i komutatorit mekanik furçë, përgjithësisht nga guaska, materiali i butë magnetik i statorit të brendshëm, statori magnet i përhershëm, përbërja e armaturës së rotorit të filxhanit të uritur. Kur motori i furçës së filxhanit të zbrazët aktivizohet, dredha-dredha kalon rrymë, duke gjeneruar çift rrotullues, rotori fillon të rrotullohet, nëse rotori kthehet në një kënd specifik, furça përdor komutatorin mekanik për të ndryshuar drejtimin e rrymës, në mënyrë që drejtimi i çift rrotullues në dalje të jetë i pandryshuar, rotori vazhdon të rrotullohet. Për shkak se motori i furçës së filxhanit të zbrazët përdor komutimin e furçës, ekziston një fërkim i caktuar relativ gjatë funksionimit të motorit, i cili do të prodhojë zhurmë, shkëndijë elektrike dhe do të zvogëlojë jetëgjatësinë e motorit. Në përgjithësi, 'motori i kupës së zbrazët' në përgjithësi i referohet motorit të furçës; ② motori i kupës i uritur pa furçë (i njohur edhe si motor DC pa slotless pa furçë, stator pa bërthamë hekuri): Përdorimi i komutimit elektronik, përgjithësisht nga guaska, materialet e buta magnetike, materialet izoluese dhe armatura e kupës së zbrazët e përbërë nga statori dhe rotori i përhershëm i çelikut magnetik. Motori i kupës së zbrazët pa furça lidh mbështjellje të ndryshme me qark duke kontrolluar ndezjen-fikjen e komponentëve elektronikë për të arritur efektin e kthimit mbrapsht. Ky modalitet komutimi bën që motori pa furçë të filxhanit të zbrazët të ketë karakteristikat e efikasitetit të lartë, luhatjes së vogël të çift rrotullues, jetëgjatësisë së lartë të shërbimit, strukturës kompakte, mirëmbajtjes së lehtë etj.
1.2. Barriera kryesore: procesi i dredha-dredha
Rrjedha e procesit të motorit të kupës së zbrazët është komplekse dhe vështirësia e përpunimit është shumë më e madhe se ajo e motorit të zakonshëm me vrima DC. Duke marrë si shembull motorin DC pa çarje të Dingzhi Technology (d.m.th., produktet e motorit të tij të filxhanit të zbrazët), nga mbështjellja e përparme, kushinetat e mesit, mandreli, unaza mbështetëse dhe instalimi i pjesëve të tjera bërthamore, te instalimi i kapakut të pasmë dhe linja e saldimit të bordit të qarkut, etj., që përfshin afro 30 procese, kompleksiteti është shumë më i madh se proceset e zakonshme DC. Prodhimi i mbështjelljes duhet të kalojë përmes procesit të instalimit të telit të emaluar - mbështjelljes - formësimit të ngrohjes - zhveshjes së telit, lidhjes së telit të përbashkët - instalimit të spirales etj.
Midis tyre, prodhimi i spirales është një nga proceset thelbësore të motorit të filxhanit të zbrazët. Mbështjelljet vetë-mbështetëse pa bërthamë janë bërë nga i ashtuquajturi tel i emaluar, i cili është një tel bakri i izoluar me një shtresë bojë nga jashtë. Në procesin e prodhimit, boja e telave ngjitur shkrihet së bashku duke ushtruar presion dhe temperaturë. Lidhja e duhur (shirit ose tekstil me fije qelqi) mund të përmirësojë më tej forcën dhe qëndrueshmërinë e formës së mbështjelljes, e cila është veçanërisht e rëndësishme në ngarkesa të larta aktuale.
Teknologjia e prodhimit të spirales motorike të filxhanit të uritur ndahet kryesisht në tre kategori sipas metodës së formimit të spirales: 1) dredha-dredha manuale. Nëpërmjet një sërë procesesh komplekse, duke përfshirë futjen e kunjave, dredha-dredha manuale, instalime elektrike manuale dhe hapa të tjerë për të prodhuar. 2) Teknologjia e prodhimit të dredha-dredha. Teknologjia e prodhimit të dredha-dredha është prodhim gjysmë automatik, teli i emaluar fillimisht mbështillet në mënyrë sekuenciale në boshtin kryesor me një seksion kryq në formë diamanti dhe ai hiqet pasi të arrijë gjatësinë e kërkuar, dhe më pas rrafshohet në një pllakë teli dhe në fund pllaka e telit mbështillet në një spirale në formë filxhani. Duke marrë si shembull një filxhan të zbrazët dredha-dredha, procesi i prodhimit mund të ndahet përafërsisht në hapat e mëposhtëm: (1) Mbështjellja e mbështjelljes së mbështjelljes së telit gjashtëkëndor: kryhet në makinën dredha-dredha të grupit të pjerrët; ② Spiralja e telit të zbrazët ngjitet me dy copa shiriti të ndjeshëm ndaj presionit, duke u deformuar për t'u rrafshuar; ③ Rrafshim: pllaka e formës futet në spiralen e telit bosh, dhe spiralja rrafshohet, dhe më pas dërgohet në makinën e rrafshimit për t'u rrafshuar dhe për t'u bërë një bosh teli i sheshtë. Forma me një kruese bambuje. Prisni shiritin e tepërt, duke lënë vetëm një goditje, lidhësi duhet të lihet në anën pak të ngritur të fijes së sheshtë, në mënyrë që bobina të mund të formojë një rresht; ④ Spiralja: boshllëku i telit të sheshtë futet në spiralen e makinës së spirales së filxhanit të zbrazët, në mënyrë që boshllëku i telit të lidhet deri në fund, dhe kaseta ngjitet në sipërfaqen e kokës së telit bosh për t'u bërë spiralja e kupës së zbrazët; ⑤ Veshje për formimin e epoksidit: Pasi të keni lyer ngjitësin epoksid, vendoseni në furrë për t'u forcuar dhe formuar. 3) Një teknologji e prodhimit të derdhur. Makina dredha-dredha mbështjell një tel të emaluar në një gisht sipas ligjit përmes pajisjeve të automatizimit dhe heq spiralen pasi mbështillet në një filxhan, duke u formuar në të njëjtën kohë dhe nuk kërkon procese të shumta si rrotullimi dhe rrafshimi, me një shkallë të lartë automatizimi.
Procesi i dredha-dredha jashtë shtetit u zhvillua herët, shkalla e automatizimit është më e lartë se e brendshme. Vendi kryesisht miraton prodhimin e dredha-dredha, procesi është më i ndërlikuar, intensiteti i punës së punëtorëve është i madh, nuk mund të përfundojë spiralen me diametër teli më të trashë dhe shkalla e skrapit është e lartë. Vendet e huaja përdorin kryesisht teknologjinë e prodhimit të plagëve një herë, shkallën e lartë të automatizimit, efikasitetin e lartë të prodhimit, gamën e diametrit të spirales, cilësinë e mirë të spirales, rregullimin e ngushtë, llojet e motorëve, performancën e mirë. Motori i kupës së zbrazët mund të ndahet në plagë të drejtë, formë shale dhe plagë të pjerrët sipas metodës së mbështjelljes. Në vitin 1958, Dr.FF aulhaber (von Haber) i Gjermanisë zhvilloi teknologjinë e mbështjelljes së mbështjelljes së pjerrët dhe mori teknologjinë e patentës së mbështjelljes së pjerrët të mbështjelljes së rotorit të motorit të kupës së zbrazët në vitin 1965. Gjermania, Zvicra, Japonia dhe zhvillimi i motorit të filxhanit të uritur më herët, në procesin e mbështjelljes me mbështjellje të uritur ka accu. Ndër tre motorët kryesorë të kupave të zbrazëta në botë, zviceran Maxon përdor kryesisht formën e plagës së drejtë dhe formën e shalës, dhe gjermanisht Faulhaber dhe Swiss Portescap përdorin kryesisht formën e plagës së prirur. Procesi i mbështjelljes me mbështjellje të drejtë është më i ndërlikuar dhe përdoret kryesisht për strukturat me dredha-dredha të gjata, shpesh të bëra me dredha-dredha të shumëfishta. Forma e shalës mund të zvogëlojë trashësinë e spirales, të zvogëlojë hendekun magnetik të ajrit në mënyrë efektive në motorin me densitet të lartë të fuqisë, të rrisë gjatësinë e fushës magnetike të prerjes dhe të përdorë më mirë magnetizmin e statorit; Dredha-dredha e zhdrejtë e zhvilluar më herët, dredha-dredha relativisht e thjeshtë, instalime elektrike të ngushta, të përshtatshme për prodhim të grupeve të mëdha.
Dredha-dredha është pengesa kryesore teknike e motorit të filxhanit të zbrazët. ① Lidhja e projektimit: tre teknologjitë kryesore jashtë shtetit e kanë origjinën në vitet 1960, motori i filxhanit të zbrazët vendas filloi vonë, më pak kërkime, mungesë e kombinimit të shkallës së ndarjes së materialit, lloji i kupës së rotorit për të optimizuar motorin, mungesa e dizajnit sistematik përpara, mungesa e kërkesave të personalizuara të konfigurimit të skemës së drejtimit të sistemit dhe aftësive të dizajnit të produktit; ② Lidhja e përpunimit: Krahasuar me motorin tradicional pa furçë, motorin e furçës, motorin servo, struktura e motorit të kupës së zbrazët i përket strukturës së brazdës pa dhëmbë, nuk ka brazdë fikse, të gjithë telat e emaluar janë dredha-dredha të pezulluara, nuk ka mbështetje të brendshme, është shumë e vështirë në proces, dhe rendimenti i hershëm është i ulët. Për sa i përket saktësisë së mbështjelljes, kërkesat e saktësisë së motorëve të kupave të zbrazëta janë më të larta se ato të motorëve tradicionalë. Vetë motori i kupës së zbrazët është i vogël në madhësi dhe toleranca për gabim është më e ulët se ajo e motorëve të zakonshëm me magnet të përhershëm dhe motorëve stepper, dhe saktësia e përpunimit ndikon drejtpërdrejt në stabilitetin e fushës magnetike. Dallimi i trashësisë së telit dhe kthesave të mbështjelljes bën që vlera e rezistencës së mbështjelljes, rryma e fillimit, shpejtësia konstante dhe parametrat e tjerë të motorit të kenë dallime të mëdha. Për shkak të kësaj, prodhuesit vendas duhet të përmirësojnë saktësinë, rendimentin dhe automatizimin në lidhjet e prodhimit dhe të përpunimit. Krahasuar me jashtë, Kina është gjithashtu relativisht e dobët për sa i përket pajisjeve të dredha-dredha. Pajisjet e mbështjelljes mund të ndahen në pajisje automatike dhe manuale jo-automatike. Krahasuar me jashtë, shkalla e automatizimit të pajisjeve dredha-dredha në Kinë është relativisht e ulët. Prodhuesit kryesorë në botë të pajisjeve të dredha-dredha përfshijnë Meteor of Switzerland, Tanaka Seiki Co., Ltd. të Japonisë dhe Hitote Mechanical Engineering Co., LTD. Ndërmarrjet vendase janë ende në një gjendje relativisht të zbrazët përsa i përket pajisjeve dhe blejnë më shumë pajisje dredha-dredha japoneze, me çmime që variojnë nga qindra mijëra në miliona. Kompanitë relativisht përfaqësuese në Kinë përfshijnë Zhongspecial Technology, Dongguan Taili Electronic Machinery Co., LTD., Qinlian Technology, Kunshan Cook etj.
1.3 Aplikimet në rrjedhën e poshtme: Karakteristikat e motorit të kupës së zbrazët përcaktojnë skenarin e aplikimit në rrjedhën e poshtme
Motori i kupës së zbrazët i përket mikromotorit dhe lëndët e para në rrjedhën e sipërme janë të ngjashme me lëndët e para të mikromotorit, duke përfshirë bakrin, çelikun, çelikun magnetik, kushinetat, plastikën, etj. Motori i kupës së zbrazët u përdor fillimisht në aviacion, hapësirë ajrore, ushtarake dhe industri të tjera të avancuara, vitet e fundit, aplikimi i tij u zgjerua gradualisht në industritë civile, mjete të tjera të energjisë elektrike, si p.sh. skenarë.
Performanca e ndryshme e motorit të kupës së zbrazët korrespondon me aplikimin e tij në fusha të ndryshme: 1) karakteristikat e madhësisë së vogël, peshës së lehtë dhe raportit të madh fuqie ndaj vëllimit e bëjnë atë të përshtatshëm për zona me kërkesa të larta për peshë, si lloje të ndryshme avionësh, etj., të cilat mund të minimizojnë peshën e avionit; Përdoret gjithashtu gjerësisht në produkte të ndryshme elektronike të konsumit, të tilla si furçat e dhëmbëve elektrike dhe ventilatorët elektrikë portativë. 2) Karakteristikat e nisjes dhe frenimit të shpejtë dhe reagimi jashtëzakonisht i shpejtë e bëjnë atë të përshtatshëm për zona që kanë nevojë për kontroll të shpejtë automatik, të tilla si rregullimi i drejtimit të raketës me kërkesat e performancës së lartë të kontrollit, ndjekja e disqeve optike me shpejtësi të lartë, pajisjet shumë të ndjeshme, robotët industrialë, etj. pajisjet e punës.
Roboti humanoid hap një oqean të ri blu të aplikacioneve motorike të kupave të zbrazëta. Sipas zhvillimit të fundit të Optimus, një robot humanoid i lëshuar nga Tesla, secila dorë përfshin gjashtë disqe dhe 11 shkallë lirie, dy disqe për gishtin e madh dhe një makinë për secilin nga katër gishtat e tjerë, dhe dora mund të mbajë deri në 20 paund. Moduli i nyjes së dorës përbëhet kryesisht nga motori i kupës së zbrazët, zvogëluesi planetar preciz, vidhosja e topit dhe sensori. Motori i kupës së zbrazët i mundëson gishtit të ketë aftësinë për të lëvizur, kutia e shpejtësisë planetare i mundëson manipuluesit të pozicionohet më saktë dhe të përdorë më fleksibël, koduesi ofron reagime të pozicionit me saktësi të lartë dhe reagime me shpejtësi të dorës, dhe sensori i mundëson robotit të ketë funksion perceptues dhe aftësi reagimi si njeriu. Sipas Musk, numri i robotëve humanoidë në të ardhmen do të kalojë numrin e njerëzve dhe pritet të arrijë në nivelin e 100 miliardë njësive në afat të gjatë. Motori i kupës së zbrazët është zgjidhja kryesore teknike e dorës së robotit me siguri të lartë. Robotët humanoid përdorin 6 motorë kupash të zbrazët për dorë, duke marrë parasysh situatën përfundimtare, robotët humanoidë pritet të arrijnë nivelin e një miliardë njësive, nëse prodhimi masiv i robotëve humanoidë që zbarkojnë, do të tërheqë rritjen e të ardhurave të ndërmarrjeve me motor të uritur.
