Mikromotor hänvisar till principen, struktur, prestanda, funktion och så vidare skiljer sig från den konventionella motorn, och volymen och uteffekten är mycket liten motor. I allmänhet är mikromotorns ytterdiameter inte större än 130 mm, och effekten är mellan hundratals milliwatt och hundratals watt. Det har använts i stor utsträckning i militär och civil modern utrustning och dess kontrollsystem, såsom artillerikontroll, missilstyrning, flygplansautomatik, CNC-verktygsmaskiner, skyttellös vävstolskontroll, industriell symaskinkontroll, telemetri och fjärrkontroll, ljud- och videoutrustning, automatiska instrument och kringutrustning för datorer, etc., som alla använder ett stort antal mikromotorer.
Idag, i praktiska tillämpningar, har mikromotorer utvecklats från det förflutna enkel startkontroll, syftet att tillhandahålla kraft, till den exakta kontrollen av dess hastighet, position, vridmoment, etc., speciellt inom industriell automation, kontorsautomation och hemautomation, nästan alla använder motorteknik, mikroelektronikteknik och kraftelektronikteknologi kombinerade mekatronikprodukter. Elektronisering är en oundviklig trend i utvecklingen av mikromotorer.
2 Användningsområde för mikromotor（ihålig kopp motor )
Modern mikromotorteknik integrerar ett antal höga och nya teknologier såsom motorer, datorer, styrteori och nya material, och går från militärt och industriellt till det dagliga livet. Därför bör utvecklingen av mikromotorteknik anpassas till utvecklingsbehoven hos pelarindustrier och högteknologiska industrier. Mikromotor används huvudsakligen i följande aspekter:
2.1 Micro specialmotorer för hushållsapparater
För att kontinuerligt möta användarkrav och anpassa sig till informationsålderns behov, för att uppnå energibesparing, komfort, nätverk, intelligens och till och med nätverkshushållsapparater (informationshushållsapparater), är utbytescykeln för hushållsapparater mycket snabb, och kraven på hög effektivitet, lågt brus, låg vibration, lågt pris, justerbar hastighet och intelligens läggs fram för den stödjande motorn. Mikromotorer för hushållsapparater står för 8% av det totala antalet mikromotorer: inklusive luftkonditioneringsapparater, tvättmaskiner, kylskåp, mikrovågsugnar, elektriska fläktar, dammsugare, avvattningsmaskiner, etc.
Världens årliga efterfrågan på 450 till 500 miljoner enheter (uppsättningar), sådan motorkraft är inte stor, men ett brett utbud. Utvecklingstrenderna för mikromotorer för hushållsapparater är: ① borstlösa permanentmagnetmotorer kommer gradvis att ersätta enfas asynkronmotorer; ② Optimera design, förbättra produktkvalitet och effektivitet; ③ Anta ny struktur och ny teknik för att förbättra produktionseffektiviteten.
2.2 Mikromotor för informationsbehandlingsutrustning
Informationsbehandlingsutrustning med mikromotorer stod för 29 %: inklusive informationsinmatning, lagring, bearbetning, utmatning, ledning och andra länkar, inklusive kommunikationsutrustning. Världen behöver 1,5 miljarder (set) per år, främst permanentmagnet DC-motorer, borstlösa DC-motorer, stegmotorer, mikrosynkronmotorer och så vidare. Mikrodator (PC) årlig produktion på cirka 100 miljoner enheter under 2000, 2005 förväntas vara 200 miljoner enheter, för dess stödjande nyckelkomponenter i mikro-motor efterfrågan, allt högre krav. De flesta av dessa motorer är borstlösa precisionsmotorer med permanentmagnet och precisionsstegmotorer.
Deras egenskaper och utvecklingsriktningar är:
(1) Höginvesteringsprodukter Denna typ av motor har mycket höga krav på stabiliteten hos hastigheten och utloppet av den roterande axeln, så denna typ av motor är en kombination av avancerad tillverkningsteknik och framväxande kraftelektronikteknologi av högteknologiska, höginvesteringsprodukter, vanligtvis koncentrerad till den internationella utvecklingen och produktionen av stora företag.
(2) Miniatyrisering och flagnande för att möta behoven av miniatyrisering och portabilitet av informationsprodukter, ställs miniatyrisering och flagnande krav för deras stödjande motorer.
(3) Hög hastighet Med den kontinuerliga förbättringen av lagringstätheten för kringutrustning krävs det att stödmotorhastigheten bör vara över 8000 r/min.
2.3 Mikromotor för bil
Mikromotorer för bilar stod för 13 %, inklusive startgeneratorer, torkarmotorer, motorer för luftkonditionerings- och kylfläktar, elektriska hastighetsmätare, fönsterlyftare och dörrlåsmotorer. År 2000 var världens bilproduktion cirka 54 miljoner, med ett genomsnitt på 15 motorer per fordon, och 810 miljoner behövdes över hela världen.
Fokus för utveckling av mikromotorteknik för fordon:
(1) Hög effektivitet, hög kraft, energibesparing genom höghastighets, högpresterande magnetiskt materialval, högeffektiva kylmedel och förbättra effektiviteten hos styrenheten och andra åtgärder för att förbättra dess driftseffektivitet.
(2) Intelligent för att uppnå intelligent motor och styrenhet för bilen, så att bilen körs i bästa tillstånd, för att uppnå minimal energiförbrukning.
2.4 Mikromotor för ljudutrustning
Ljudutrustning med mikromotorer stod för 18 %, inklusive skivspelare, inspelare, VCD- och DVD-videoskivor. Den globala efterfrågan är mer än 1 miljard enheter per år. För närvarande har den inhemska produktionen stått för cirka 60%, främst tryckt lindningsmotor, lindningsskivmotor och så vidare.
2.5 Mikromotor för videoutrustning
Videoutrustning med mikromotorer stod för 7 %, inklusive kameror, kameror och så vidare. Världens årliga efterfrågan i 350 till 400 miljoner enheter (uppsättningar), sådana motorer är precision, tillverkning och bearbetning är svårt, särskilt efter att ha gått in i den digitala, ställde motorn mer krävande krav.
2.6 Mikromotor för industriell elektrisk drivning och styrning
Denna typ av mikromotor står för 2%, inklusive CNC-verktygsmaskiner, manipulatorer, robotar, etc. Främst för AC-servomotorer, kraftstegmotorer, bredhastighets DC-motorer, AC-borstlösa motorer och så vidare. Denna typ av motor har många varianter, höga tekniska krav och är en motorklass med snabbare inhemsk efterfrågan.
2.7 Mikromotor för speciella ändamål
Denna typ av motor står för cirka 23%, inklusive flyg, olika flygplan, automatiserade vapen och utrustning, medicinsk utrustning och så vidare. Sådana motorer är för det mesta specialmotorer eller nya motorer, inklusive motorer som skiljer sig från den allmänna elektromagnetiska principen i princip, struktur och driftläge, huvudsakligen låghastighetssynkronmotorer, harmoniska motorer, begränsade vinkelmotorer, ultraljudsmotorer, mikrovågsmotorer, kapacitiva motorer, elektrostatiska motorer, etc. Bland dem är ultraljudsmotorer, elektrostatiska motorer som skiljer sig från specialmotorer och mikrovågsmotorer som är specialmotorer och mikrovågsmotorer. motorer i princip, struktur och funktion. Uppkomsten och utvecklingen av dessa motorer är nära relaterade till utvecklingen av elektronisk teknik och styrteknik.
3 Mikromotor ny produktteknologi
Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik och de nya kraven på praktiska tillämpningar har det funnits en mängd olika mikro-specialmotorer som skiljer sig från traditionella elektromagnetiska motorer. De antar nya designkoncept, metoder, strukturer och principer.
3.1 Permanent magnet borstlös motor
Borstlös motor är utvecklingsriktningen för mikromotor, som har tillämpats inom områdena information, hushållsapparater, ljud och video, transport och så vidare. Med den snabba utvecklingen av permanentmagnetmaterial och kraftelektronikteknologi fortsätter prestanda att förbättras, priset fortsätter att minska, borstlös motor kommer att utvecklas ytterligare, efterfrågan kommer att bli mer och mer stor, jämfört med den allmänna asynkronmotorn, minskade den nya borstlösa motorns energiförbrukning med 30% ~ 35%, för att möta kraven på hög effektivitet, energibesparing, liten, lätt vikt.
Även om kostnaden för borstlösa motorer är högre än för asynkronmotorer, på grund av liten strömförbrukning, hög effektivitet och minskade driftskostnader, ur energibesparingssynpunkt, kommer populariteten för borstlösa motorer att vara trenden i The Times. Världens stora företag har lanserat en hård konkurrens inom området borstlösa motorer. Därför, med förbättringen av prestanda hos komponenter och material, kommer prestandan hos borstlösa motorer också att förbättras avsevärt, och hastighetskonkurrensen för teknikutveckling kommer att bli mer framträdande.
3.2 Ultraljudsmotor
ultraljudsmotor (ultraljudsmotor, ultraljudsmotor, förkortning USM) är användningen av den omvända piezoelektriska effekten av piezoelektriska material, så att den elastiska kroppen (statorn) i ultraljudsfrekvensbandet för att producera mikroskopisk mekanisk vibration (vibrationsfrekvens över 20kHz), genom friktionen mellan rotorns mikroskopstator och statorns rörliga vibration. in i rotorn (eller rörlig) makro enkelriktad rotation (eller linjär rörelse). Det bryter mot konceptet med den traditionella motorn att hastigheten och vridmomentet erhålls av den elektromagnetiska effekten, och är en annan anmärkningsvärd ny teknik i utvecklingen av mikromotorteknik.
Jämfört med den traditionella motorn har ultraljudsmotorn en rad fördelar: (1) enkel struktur, den består av två grundläggande komponenter: vibrationsdelar och rörliga delar; (2) enhetens volymvridmoment är stort, vilket är 10 gånger det för den traditionella motorn med samma volym; (3) Låghastighetsprestanda är bra, hastigheten kan justeras till noll, kan direkt mata ut stort vridmoment vid låg hastighet; (4) Stort bromsmoment, ingen extra broms krävs; (5) Liten mekanisk tidskonstant, bra snabb prestanda; (6) Inga magnetiska och elektriska fält, inga elektromagnetiska störningar och elektromagnetiskt brus.
För närvarande har många företag i vissa främmande länder som Japan fått kommersiell praktisk tillämpning. Nya produkter av ultraljudsmotorer från Canon, Panasonic, Hitachi och andra företag har använts i avancerade kameror, videokameror och optiska instrument. Utvecklingsriktningen för ultraljudsmotorteknik är att ytterligare förbättra effektiviteten.
Ultraljudsmotorn antar en ny princip och struktur, behöver inte magneter och spolar, men använder den omvända piezoelektriska effekten av piezoelektriska material och ultraljudsvibrationer för att direkt få rörelse och kraft (moment). Det bryter mot konceptet för motorn att hastigheten och vridmomentet erhålls av den elektromagnetiska effekten hittills, och är en högteknologisk teknologi i framkant av den nuvarande världens vetenskap. På grund av ultraljud har motorn många egenskaper som den elektromagnetiska motorn inte har, även om dess uppfinning och utveckling bara är 20 år av historia, men inom flyg, robotteknik, bilar, precisionspositionering, medicinsk utrustning, mikromaskiner och andra områden har framgångsrikt tillämpats.
3.3 Höghastighets dynamisk trycklagermotor
Med utvecklingen av informationsprodukter i riktning mot hög effektivitet, hög densitet och mikrotunn, har den borstlösa precisionsmotorn med permanent magnet som stöder den en hastighet på upp till 8000 ~ 50000r/min. Lagren i höghastighetsmotorer kommer också att ersätta traditionella glidlager med dynamiska trycklager för att övervinna många tekniska problem orsakade av hög hastighet. Jämfört med kullager och glidlager har dynamiska trycklager många fördelar. Det kan hämma oregelbundna axelsvängningar, förbättra slagtålighet, lång livslängd, lågt ljud och så vidare.
Dynamisk trycklagermotor har två typer av vätska och luft, den allmänna hastigheten är låg med vätskedynamiskt trycklager, hög hastighet med luftdynamiskt trycklager. Även om det fortfarande finns några tekniska problem som måste lösas ytterligare, har utvecklingsriktningen för höghastighetsdynamiska trycklagermotorer generellt bekräftats.
3.4 Linjärmotor
Med den snabba utvecklingen av automatisk styrteknik blir kraven på positioneringsnoggrannhet för olika automatiska styrsystem högre och högre, och den traditionella roterande motorn tillsammans med en uppsättning transformationsmekanismer som består av linjära rörelseanordningar kan inte uppfylla noggrannhetskraven, direkt linjär drivning är ett av innehållet i modern servodrivteknikforskning, linjärmotor är en av nyckelteknologierna. Användningsområdet för linjärmotor är också brett, i behovet av linjär rörelse av enheten kommer användningen av direktdriven linjärmotor att vara överlägsen rotationsmotorn. Kontrollprecisionen kan förbättras eftersom rörelsetransformationsmekanismen utelämnas.
3.5 Supermicro motor
Mikromotorteknik är ett nytt högteknologiskt område inom mikro-elektromekanisk systemteknik (MEMS) utvecklat under de senaste 20 åren, som kännetecknas av mikrobearbetningsteknik baserad på halvledarmaterial kisel, som används för att tillverka enheter med energiomvandlings- och transmissionsfunktioner i storleksområdet från millimeter till mikron. Framväxten av MEMS-teknik har gjort ett revolutionerande steg inom traditionell mekanisk tillverkningsteknik.
Ultramikromotor har den elektrostatiska principen för ultramikromotor och elektromagnetisk ultramikromotor, eftersom den elektromagnetiska ultramikromotorn är större än det elektrostatiska ultramikromotoriska vridmomentet, hög omvandlingseffektivitet, lång livslängd, den har använts inom många områden som endoskop, mikrorobotar och så vidare. För närvarande har USA, Japan, Ryssland, Tyskland och andra länder investerat mycket arbetskraft, materiella och ekonomiska resurser för att utföra forskning och tillämpning av denna teknik, och har gjort stora framsteg, och några har nått praktiskt. Till exempel utvecklade Japan Toshiba företaget en vikt på 40mg, hastighet 60 ~ 1000r/min, spänning 1,7V, diameter på endast 0,8mm i världens minsta mikromotor, såsom Shanghai Jiao Tong University utvecklar också en diameter på 1mm mikromotor. Det kan förväntas att med utvecklingen och tillämpningen av nanotillverkningsteknik kommer även supermikromotorer att utvecklas kraftigt, så att de har fler användningsområden.
3.6 Molekylär motor
Framkom med utvecklingen av MEMS, nanoelektriska system (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), funktionsstorlekar kan vara från några hundra till några nanometer, av vilka några har viktiga potentiella tillämpningar inom biomedicinskt område. RickyK. Soong et al. från Cornell University i USA integrerade en enda biomolekylär motor med ett oorganiskt system i nanoskala för att bilda en hybrid nanomekanisk enhet som drivs av en molekylär motor. Genom att hydrolysera ATP (adenosintrifosfat) i ett aktivt system kan den biomolekylära (mindre än 8 nm i diameter och 14 nm i längd) motorn generera ett maximalt vridmoment på 80 till 100 pN·nm, kompatibelt med storleken och de mekaniska konstanterna för nanomekaniska strukturer som kan produceras idag. Denna nya teknik förväntas spela en roll vid rengöring av blodkärl.
4 mikromotorisk utvecklingstrend
Efter att ha gått in i 2000-talet står den hållbara utvecklingen av världsekonomin inför två nyckelfrågor ———— energi och miljöskydd, å ena sidan det mänskliga samhällets framsteg, människor har högre och högre krav på livskvalitet, och medvetenheten om miljöskydd blir starkare och starkare, eftersom mikromotorn inte bara används i industri- och gruvföretag, utan också har använts i de kommersiella och tjänstesektorerna, särskilt inom familje- och tjänsteindustrin. motorn äventyrar direkt säkerheten för personlig egendom; Motorns vibrationer, buller och elektromagnetiska störningar kommer att bli en allmän fara för att förorena miljön. Motorns effektivitet är direkt relaterad till energiförbrukning och skadliga gasemissioner, så de internationella kraven för dessa tekniska indikatorer är allt strängare, har uppmärksammats av motorindustrin hemma och utomlands, från motorstrukturen, processen, material, elektroniska komponenter, styrledningar och elektromagnetisk design och andra aspekter av energibesparingsforskning, mikromotor ny omgång av produkter i den internationella standarden kommer att implementera en ny omgång av tekniska prestanda för den relevanta tekniska standarden för den internationella standarden. besparing och miljöskydd, och främja relevanta tekniska framsteg, såsom ny motorstämpling, lindningsdesign, förbättring av ventilationsstrukturen och magnetiska material med låg förlust och hög permeabilitet, permanentmagnetmaterial för sällsynta jordartsmetaller, buller- och vibrationsreduceringsteknik, kraftelektronikteknik, styrteknik, reducering av elektromagnetisk interferensteknik och annan applikationsforskning.
Under premissen att accelerera trenden med ekonomisk globalisering, ägnar länder mer uppmärksamhet åt de två stora frågorna om energibesparing och miljöskydd, stärker det internationella tekniska utbytet och samarbetet och accelererar takten för teknisk innovation, är utvecklingstrenden för mikromotorteknik: (1) anta hög och ny teknik och utvecklas i riktning mot elektronisk; (2) Hög effektivitet, energibesparing och grön utveckling; (3) Till hög tillförlitlighet, utveckling av elektromagnetisk kompatibilitet; (4) Till lågt buller, låg vibration, låg kostnad, prisutveckling; (5) Till specialiserad, diversifierad, intelligent utveckling.
Dessutom är mikromotorn modularisering, kombination, intelligent mekatronikriktning och borstlös, ingen järnkärna, permanent magnetiseringsriktning, särskilt anmärkningsvärt är att med tillämpningen av mikromotor förändras miljön, den traditionella elektromagnetiska principen för motorn kan inte vara helt nöjd. Med de nya framgångarna av relaterade discipliner, inklusive nya principer och nya material, har utvecklingen av mikro-specialmotorer med icke-elektromagnetiska principer blivit en viktig riktning för motorutveckling.
