İçi boş fincan motoru (Mikro çekirdeksiz motor) özel bir DC motordur. Geleneksel DC motor, endüstriyel üretim, ev aletleri, ulaşım ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır, stator ve rotorun iki çekirdek kısmından oluşur, DC motorun sabit kısmına stator denir, statorun ana rolü çerçeve, ana manyetik kutup, geri vites kutbu, uç kapağı, yatak ve fırça cihazından oluşan bir manyetik alan oluşturmaktır. Yaygın olarak kullanılan stator mıknatıs malzemeleri arasında Ndfeb, Samarium kobalt, alüminyum nikel kobalt ve ferrit bulunur. Çalışma sırasında dönen parçaya rotor denir ve ana rolü, enerji dönüşümü için DC motorun göbeği olan elektromanyetik tork ve indüklenen elektromotor kuvveti üretmektir, bu nedenle genellikle dönen şaft, armatür çekirdeği, armatür sargısı, komütatör ve fandan oluşan armatür olarak adlandırılır.
İçi boş fincan motoru, çekirdeksiz bir rotor kullanarak, yapı olarak geleneksel DC motorun yapısal formunu kırar ve armatür sargısı, şekli su kabına benzeyen içi boş bir fincan bobinidir, bu nedenle buna 'içi boş fincan motoru' denir. İçi boş fincan motoru DC, sabit mıknatıslı, servo mikro motora aittir. Bu yeni rotor yapısı, içi boş fincan motorunun aşağıdaki mükemmel özelliklere sahip olmasını sağlar: ① Enerji tasarrufu özellikleri: çekirdeksiz tasarım, demir çekirdekte girdap akımlarının oluşmasından kaynaklanan güç kaybını tamamen ortadan kaldırır ve enerji dönüşüm verimliliği çok yüksektir, maksimum verimlilik genellikle %70'ten fazladır ve bazı ürünler %90'dan fazlasına ulaşabilir (demir çekirdekli motorlar genellikle %70'tir); (2) Kontrol özellikleri: hızlı başlatma ve frenleme, hızlı yanıt, mekanik zaman sabiti 28 milisaniyeden az, bazı ürünler 10 milisaniyeden daha kısa bir süreye ulaşabilir (çekirdek motorlar genellikle 100 milisaniyeden fazladır); Hız, önerilen çalışma alanında yüksek hızda çalışma durumunda hassas bir şekilde kolayca ayarlanabilir; (3) Sürtünme özellikleri: Çalışma kararlılığı çok güvenilirdir, hız dalgalanması çok küçüktür, bir mikro motor olarak hız dalgalanması %2 içinde kolayca kontrol edilebilir; ④ Hafif özellikler: Aynı güç çekirdekli motorla karşılaştırıldığında ağırlığı ve hacmi 1/3-1/2 oranında azalır ve enerji yoğunluğu büyük ölçüde artar. İçi boş fincan motorunun temel göstergesi güç yoğunluğudur, yani çıkış gücünün ağırlığa veya hacme oranıdır. Demir çekirdeği olmayan rotor, moleküler uçtaki girdap akımını ve histerezis kaybını ortadan kaldırır ve enerji dönüşüm verimliliğini artırır. Payda ucundaki ağırlık ve hacim azaltıldı.
Fırça önemli bir bileşendir. Fırçalı motor , dönen parçalar ile sabit parçalar arasındaki akımın iletilmesinden sorumludur. Daha çok grafitten yapıldığı için karbon fırça olarak da adlandırılır. Sıradan DC motorda, rotorun dönmesini sağlamak için rotor akım yönünün gerçek zamanlı olarak değiştirilmesi gerekir, bu nedenle komütatör ve karbon fırçanın kullanılması gerekir. Fırçasız motor, mekanik fırça değiştirme modunu iptal eder, dolayısıyla elektronik değiştirmeyi tamamlamak için rotor konumunun algılanması gerekir. Rotor konumu bilgisini elde etmenin iki yaygın yolu vardır: (1) sensörsüz kontrol modu, motor çalışırken rotor konumu, motor tarafından geri beslenen ölçülebilir değişken tarafından belirlenir; Pozisyon sensörü kontrol modunda, motor rotorunun konumu doğrudan motorun içindeki konum sensörü tarafından algılanır. Yaygın olarak kullanılan konum sensörleri Hall sensörleri, fotoelektrik kodlayıcılar, döner transformatörler vb.'dir. Hall sensörü algılama doğruluğu yüksek değil ancak fiyatı düşük; Fotoelektrik kodlayıcı ve döner transformatör konum tespiti doğrudur ve hata küçüktür ve genellikle manyetik alan yönlendirme kontrolü ve doğrudan tork kontrolü gibi yüksek performanslı kontrol sistemleri için kullanılırlar.
İçi boş fincan motoru yapısına göre fırçalı ve fırçasız olmak üzere iki türe ayrılabilir. ① Fırçalanmış içi boş fincan motoru (aynı zamanda DC fırçalı çekirdeksiz motor, demir çekirdekli rotor olarak da bilinir): Mekanik fırça komütatörünün kullanımı, genellikle kabuk, yumuşak manyetik malzeme iç statoru, kalıcı mıknatıslı stator, içi boş fincan rotor armatür bileşimi tarafından kullanılır. İçi boş fincan fırça motoruna enerji verildiğinde, sargının içinden akım geçer, tork üretir, rotor dönmeye başlar, eğer rotor belirli bir açıya dönerse, fırça akımın yönünü değiştirmek için mekanik komütatörü kullanır, böylece çıkış torku yönü değişmez, rotor dönmeye devam eder. İçi boş çanak fırça motoru fırça değişimini kullandığından, motorun çalışması sırasında gürültü, elektrik kıvılcımı üretecek ve motorun servis ömrünü kısaltacak belirli bir bağıl sürtünme vardır. Genellikle yerli 'içi boş fincan motoru' genellikle fırça motorunu ifade eder; ② fırçasız içi boş fincan motoru (aynı zamanda DC fırçasız yarıksız motor, demir çekirdekli stator olarak da bilinir): Genellikle kabuk, yumuşak manyetik malzemeler, yalıtım malzemeleri ve stator ve kalıcı manyetik çelik rotordan oluşan içi boş fincan armatürü ile elektronik komütasyon kullanımı. İçi boş kap fırçasız motor, ters çevirme etkisini elde etmek için elektronik bileşenlerin açılıp kapanmasını kontrol ederek farklı sargıları devreye bağlar. Bu komütasyon modu, içi boş kap fırçasız motorun yüksek verimlilik, küçük tork dalgalanması, yüksek servis ömrü, kompakt yapı, kolay bakım vb. özelliklere sahip olmasını sağlar.
1.2. Çekirdek bariyeri: sarma işlemi
İçi boş kap motorun işlem akışı karmaşıktır ve işleme zorluğu sıradan DC oluklu motordan çok daha fazladır. Dingzhi Technology'nin DC slotsuz motorunu (yani içi boş kap motor ürünlerini) örnek olarak alırsak, ön bobin sarımı, orta yatak, mandrel, destek halkası ve diğer çekirdek parçaların kurulumundan arka kapak kurulumuna ve devre kartı kaynak hattına vb. kadar yaklaşık 30 işlemi içeren karmaşıklık, sıradan DC slotlu motorlardan çok daha fazladır. Bobin üretiminin emaye tel - sarma - ısıtmayla şekillendirme - tel sıyırma, ortak tel - bobin kurulumunu bağlama vb. süreçten geçmesi gerekir.
Bunlar arasında bobin imalatı, içi boş fincan motorunun temel süreçlerinden biridir. Çekirdeksiz, kendi kendini destekleyen sargılar, dış tarafı boya kaplı, yalıtılmış bir bakır tel olan emaye tel adı verilen telden yapılır. Üretim sürecinde bitişik tellerin boyası basınç ve sıcaklık uygulanarak birbirine kaynaştırılır. Uygun bağlama (bant veya cam elyafı), özellikle yüksek akım yükleri altında önemli olan sarımın mukavemetini ve şekil stabilitesini daha da geliştirebilir.
İçi boş kap motor bobininin üretim teknolojisi, bobinin şekillendirme yöntemine göre esas olarak üç kategoriye ayrılır: 1) manuel sarma. Pim yerleştirme, manuel sarma, manuel kablolama ve üretime yönelik diğer adımlar da dahil olmak üzere bir dizi karmaşık işlemden geçerek. 2) Sargı üretim teknolojisi. Sargı üretim teknolojisi yarı otomatik üretim olup, emaye tel önce elmas şeklinde bir kesitle ana şafta sırayla sarılır ve gerekli uzunluğa ulaştıktan sonra çıkarılır, ardından tel plaka halinde düzleştirilir ve son olarak tel plaka fincan şeklinde bir bobine sarılır. Örnek olarak içi boş bir sarım kabı alındığında, üretim süreci kabaca aşağıdaki adımlara ayrılabilir: (1) Altıgen tel kütük bobinin sarılması: eğimli sarma grubu sarma makinesinde gerçekleştirilir; ② Boş tel bobini iki parça şekilli basınca duyarlı bantla yapıştırılır, kalıptan çıkarılarak düzleştirilir; ③ Düzleştirme: şekil plakası boş tel bobinine yerleştirilir ve bobin düzleştirilir ve daha sonra düzleştirmek ve düz bir tel boş haline gelmek için düzleştirme makinesine gönderilir. Bambu kazıyıcıyla şekil verin. Fazla bandı kesin, yalnızca bir bağlantı bırakın, bağlantı, makaranın bir sıra oluşturabilmesi için düz telin hafifçe yükseltilmiş tarafında bırakılmalıdır; ④ Bobin: Düz tel boş, içi boş kap bobin makinesinin bobinine beslenir, böylece boş tel uca bağlanır ve bant, içi boş kap bobini haline gelmek üzere boş tel kafasının yüzeyine yapıştırılır; ⑤ Kaplama epoksi şekillendirme: Epoksi yapıştırıcıyı kapladıktan sonra kürleme ve şekillendirme için fırına koyun. 3) Bir kalıplama üretim teknolojisi. Sarma makinesi, otomasyon ekipmanı aracılığıyla emaye teli yasaya uygun bir mile sarar ve bobini bir kaba sardıktan sonra tek seferde şekillendirerek bobini çıkarır ve yüksek derecede otomasyonla haddeleme ve düzleştirme gibi birden fazla işlem gerektirmez.
Yurtdışı sarım prosesi erken gelişmiştir, otomasyon derecesi yurtiçinden daha yüksektir. Yurt içi ağırlıklı olarak sarma üretimini benimser, süreç daha karmaşıktır, işçilerin emek yoğunluğu büyüktür, daha kalın tel çapına sahip bobini tamamlayamaz ve hurda oranı yüksektir. Yabancı ülkeler çoğunlukla tek seferlik yara üretim teknolojisini, yüksek derecede otomasyonu, yüksek üretim verimliliğini, bobin çapı aralığını, iyi bobin kalitesini, sıkı düzenlemeyi, motor tiplerini, iyi performansı kullanır. İçi boş fincan motoru, sarma yöntemine göre düz sarımlı, eyer şekilli ve eğimli sarımlı olarak ayrılabilir. 1958 yılında, Almanya'dan Dr.FF aulhaber (von Haber), eğimli sarma bobini sarma teknolojisini geliştirdi ve 1965 yılında içi boş kap motorunun rotor bobininin eğimli sargısının patent teknolojisini elde etti. Almanya, İsviçre, Japonya ve diğer içi boş kap motorlarının geliştirilmesinde daha önce, sarma işleminde zengin deneyim birikmiştir. Dünyanın önde gelen üç içi boş çanak motoru arasında, İsviçreli Maxon çoğunlukla düz sarım şeklini ve eyer şeklini kullanırken, Alman Faulhaber ve İsviçreli Portescap çoğunlukla eğimli sarım şeklini kullanıyor. Düz sarım işlemi daha karmaşıktır ve çoğunlukla çoklu sarımdan oluşan uzun sarım yapıları için kullanılır. Eyer şekli bobin kalınlığını azaltabilir, yüksek güç yoğunluklu motorda manyetik hava boşluğunu etkili bir şekilde azaltabilir, manyetik alanın kesme uzunluğunu artırabilir ve stator manyetizmasından daha iyi yararlanabilir; Eğik sarım daha önce geliştirildi, nispeten basit sarım, sıkı kablolama, büyük seri üretime uygun.
Sarma, içi boş fincan motorunun temel teknik bariyeridir. ① Tasarım bağlantısı: 1960'larda ortaya çıkan yurt dışı üç ana teknoloji, yerli içi boş fincan motoru geç başladı, daha az araştırma, malzeme alt bölüm derecesi kombinasyonunun eksikliği, motoru optimize etmek için rotor fincan tipi, sistematik ileri tasarımın eksikliği, sistem tahrik şeması konfigürasyonu ve ürün tasarımı yeteneklerinin özelleştirilmiş gereksinimlerinin olmaması; ② İşleme bağlantısı: Geleneksel fırçasız motor, fırça motoru, servo motorla karşılaştırıldığında, içi boş fincan motorunun yapısı dişsiz oluk yapısına aittir, sabit bir oluk yoktur, tüm emaye tel sarım askıya alınmıştır, iç destek yoktur, süreçte çok zordur ve erken verim düşüktür. Sargı doğruluğu açısından içi boş fincan motorlarının hassasiyet gereksinimleri geleneksel motorlara göre daha yüksektir. İçi boş kap motorun kendisi küçüktür ve hata toleransı sıradan sabit mıknatıslı motorlardan ve step motorlardan daha düşüktür ve işleme doğruluğu, manyetik alanın stabilitesini doğrudan etkiler. Tel kalınlığı ve sarım dönüşleri arasındaki fark, sarım direnci değeri, başlangıç akımı, hız sabiti ve diğer motor parametrelerinin büyük farklılıklar göstermesine neden olur. Bu nedenle yerli üreticilerin üretim ve işleme bağlantılarında hassasiyeti, verimi ve otomasyonu iyileştirmesi gerekiyor. Yurt dışı ile karşılaştırıldığında Çin, sarım ekipmanı açısından da nispeten zayıf. Sarma ekipmanı otomatik ve manuel otomatik olmayan ekipmanlara ayrılabilir. Yurt dışı ile karşılaştırıldığında Çin'deki sarım ekipmanının otomasyon derecesi nispeten düşüktür. Dünyanın önde gelen sarma ekipmanı üreticileri arasında İsviçre'den Meteor, Japonya'dan Tanaka Seiki Co., Ltd. ve Hitote Mechanical Engineering Co., LTD bulunmaktadır. Yerli işletmeler ekipman açısından hala nispeten boş durumdalar ve fiyatları yüz binlerce ile milyonlarca arasında değişen daha fazla Japon sarım ekipmanı satın alıyorlar. Çin'deki nispeten temsili şirketler arasında Zhongspecial Technology, Dongguan Taili Electronic Machinery Co., LTD., Qinlian Technology, Kunshan Cook vb. yer alıyor.
1.3 Sonraki uygulamalar: İçi boş fincan motorunun özellikleri, sonraki uygulama senaryosunu belirler
İçi boş kap motoru mikro motora aittir ve yukarı yöndeki hammaddeler, bakır, çelik, manyetik çelik, rulmanlar, plastik vb. dahil olmak üzere mikro motorun hammaddelerine benzer. İçi boş kap motoru ilk olarak havacılık, havacılık, askeri ve diğer ileri endüstrilerde kullanıldı, son yıllarda uygulaması yavaş yavaş tıbbi cihazlar, tüketici elektroniği, elektrikli el aletleri, endüstriyel otomasyon ve diğer senaryolar gibi sivil endüstrilere yayıldı.
İçi boş fincan motorunun farklı performansı, farklı alanlardaki uygulamalarına karşılık gelir: 1) küçük boyut, hafiflik ve büyük güç/hacim oranı özellikleri, onu çeşitli uçak türleri vb. gibi yüksek ağırlık gereksinimleri olan alanlar için uygun kılar; bu da uçağın ağırlığını en aza indirebilir; Ayrıca elektrikli diş fırçaları ve taşınabilir elektrikli fanlar gibi çeşitli tüketici elektroniği ürünlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. 2) Hızlı başlatma ve frenleme ve son derece hızlı tepki verme özellikleri, onu, yüksek kontrol performansı gereksinimleri olan füze yön ayarı, yüksek hızlı optik sürücü takibi, son derece hassas ekipmanlar, endüstriyel robotlar vb. gibi hızlı otomatik kontrol elde edilmesi gereken alanlar için uygun kılar. 3) Yüksek enerji dönüşüm verimliliği ve uzun çalışma süresi özellikleri, onu taşınabilir aletler ve saha çalışma ekipmanları gibi enerji tasarrufu ve pil ömrü gerektiren her türlü alan için uygun kılar.
İnsansı robot, içi boş kap motor uygulamalarında yeni bir mavi okyanus açıyor. Tesla'nın piyasaya sürdüğü insansı robot Optimus'un son gelişmelerine göre, her bir elde altı adet sürücü ve 11 serbestlik derecesi, başparmak için iki adet sürücü ve diğer dört parmağın her biri için birer adet sürücü yer alıyor ve el, 20 kiloya kadar ağırlık taşıyabiliyor. El eklemi modülü esas olarak içi boş fincan motoru, hassas planet redüktör, bilyalı vida ve sensörden oluşur. İçi boş fincan motoru, parmağın hareket kabiliyetine sahip olmasını sağlar, hassas planet dişli kutusu, manipülatörün daha doğru konumlandırmasını ve daha esnek kullanılmasını sağlar, kodlayıcı, elin yüksek hassasiyetli konum geri bildirimini ve hız geri bildirimini sağlar ve sensör, robotun insan benzeri algısal işleve ve tepki yeteneğine sahip olmasını sağlar. Musk'a göre gelecekte insansı robotların sayısı insan sayısını aşacak ve uzun vadede 100 milyar adet seviyesine ulaşması bekleniyor. İçi boş fincan motoru, robot elinin yüksek kesinliğe sahip ana teknik çözümüdür. İnsansı robotlar el başına 6 adet içi boş fincan motoru kullanıyor, son durum göz önüne alındığında, insansı robotların seri üretiminin iniş yapması durumunda insansı robotların bir milyar adet seviyesine ulaşması bekleniyor, içi boş fincanlı motorla ilgili işletmelerin gelir artışını çekecek.
