Mikro motor , prensibi, yapısı, performansı, işlevi vb. geleneksel motordan farklıdır ve hacmi ve çıkış gücü çok küçük bir motordur. Genel olarak mikro motorun dış çapı 130 mm'den büyük değildir ve gücü yüzlerce miliwatt ile yüzlerce watt arasındadır. Hepsi çok sayıda mikro motor kullanan topçu kontrolü, füze yönlendirmesi, uçak otomatik pilotu, CNC takım tezgahları, mekiksiz tezgah kontrolü, endüstriyel dikiş makinesi kontrolü, telemetri ve uzaktan kumanda, ses ve video ekipmanı, otomatik aletler ve bilgisayar çevre birimleri vb. gibi askeri ve sivil modern ekipmanlarda ve kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Günümüzde pratik uygulamalarda mikro motorlar, geçmişteki basit çalıştırma kontrolünden, güç sağlama amacından, hızının, konumunun, torkunun vb. hassas kontrolüne kadar geliştirilmiş olup, özellikle endüstriyel otomasyon, ofis otomasyonu ve ev otomasyonunda, neredeyse tamamında motor teknolojisi, mikroelektronik teknolojisi ve güç elektroniği teknolojisinin kombine mekatronik ürünleri kullanılmaktadır. Mikro motorların geliştirilmesinde elektronizasyon kaçınılmaz bir eğilimdir.
2 Mikro motorun uygulama alanı（içi boş fincan motoru )
Modern mikro motor teknolojisi, motorlar, bilgisayarlar, kontrol teorisi ve yeni malzemeler gibi bir dizi yüksek ve yeni teknolojiyi entegre etmekte ve askeri ve endüstriyel hayattan günlük hayata doğru ilerlemektedir. Bu nedenle, mikro motor teknolojisinin gelişimi, temel endüstrilerin ve yüksek teknoloji endüstrilerinin gelişim ihtiyaçlarına uyarlanmalıdır. Mikro motor esas olarak aşağıdaki yönlerde kullanılır:
2.1 Ev aletleri için mikro özel motorlar
Kullanıcı gereksinimlerini sürekli karşılamak ve bilgi çağının ihtiyaçlarına uyum sağlamak, enerji tasarrufu, konfor, ağ oluşturma, zeka ve hatta ağ ev aletleri (bilgi ev aletleri) elde etmek için ev aletlerinin değişim döngüsü çok hızlıdır ve destekleyici motor için yüksek verimlilik, düşük gürültü, düşük titreşim, düşük fiyat, ayarlanabilir hız ve zeka gereksinimleri ortaya konmuştur. Ev aletlerine yönelik mikro motorlar, toplam mikro motor sayısının %8'ini oluşturur: klimalar, çamaşır makineleri, buzdolapları, mikrodalga fırınlar, elektrikli fanlar, elektrikli süpürgeler, susuzlaştırma makineleri vb.
Dünyanın yıllık talebi 450 ila 500 milyon adet (set) arasında olup, bu motor gücü çok büyük değil, oldukça geniş bir yelpazeye sahiptir. Ev aletleri için mikro motorların gelişim eğilimleri şunlardır: ① sabit mıknatıslı fırçasız motorlar, yavaş yavaş tek fazlı asenkron motorların yerini alacak; ② Tasarımı optimize edin, ürün kalitesini ve verimliliğini artırın; ③ Üretim verimliliğini artırmak için yeni yapıyı ve yeni teknolojiyi benimseyin.
2.2 Bilgi işleme ekipmanı için mikro motor
Mikro motorlu bilgi işleme ekipmanı %29'u oluşturuyordu: bilgi girişi, depolama, işleme, çıktı, iletim ve iletişim ekipmanı dahil diğer bağlantılar dahil. Dünyanın yılda 1,5 milyar (set) ihtiyacı var; bunlar çoğunlukla sabit mıknatıslı DC motorlar, fırçasız DC motorlar, step motorlar, mikro senkron motorlar vb. 2000,2005'te yıllık yaklaşık 100 milyon birim olan Mikrobilgisayar (PC) üretiminin, mikro motor talebinin temel bileşenlerini desteklemesi ve giderek artan gereksinimler nedeniyle 200 milyon birim olması bekleniyor. Bu motorların çoğu hassas sabit mıknatıslı fırçasız motorlar ve hassas step motorlardır.
Özellikleri ve gelişim yönleri şunlardır:
(1) Yüksek yatırımlı ürünler Bu tip motorlar, hızın stabilitesi ve dönen şaftın salgısı açısından çok yüksek gereksinimlere sahiptir, bu nedenle bu tip motorlar, ileri üretim teknolojisi ile ortaya çıkan yüksek teknolojili, yüksek yatırımlı güç elektroniği teknolojisinin bir birleşimidir ve genellikle büyük şirketlerin uluslararası kalkınma ve üretimine yoğunlaşmıştır.
(2) Minyatürleştirme ve pullanma Bilgi ürünlerinin minyatürleştirilmesi ve taşınabilirliği ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla, bunları destekleyen motorlar için minyatürleştirme ve pullanma gereksinimleri ortaya konmuştur.
(3) Yüksek hız Bilgisayar çevre birimlerinin depolama yoğunluğunun sürekli olarak iyileştirilmesiyle birlikte, destekleyici motor hızının 8000 dev/dak'nın üzerinde olması gerekmektedir.
2.3 Otomobil için mikro motor
Marş jeneratörleri, silecek motorları, klima ve soğutma fanları için motorlar, elektrikli hız göstergeleri, cam kaldırıcılar ve kapı kilit motorları dahil olmak üzere otomobillere yönelik mikro motorlar %13'ü oluşturdu. 2000 yılında dünya otomobil üretimi, araç başına ortalama 15 motor olmak üzere 54 milyon civarındaydı ve dünya çapında 810 milyona ihtiyaç duyuluyordu.
Otomotiv mikro motor teknolojisi geliştirme odağı:
(1) Yüksek hız, yüksek performanslı manyetik malzeme seçimi, yüksek verimli soğutma araçları yoluyla yüksek verimlilik, yüksek kuvvet, enerji tasarrufu ve kontrolörün verimliliğini artırmak ve çalışma verimliliğini artırmak için diğer önlemler.
(2) Otomobilin akıllı motoruna ve kontrolörüne ulaşmak için akıllıdır, böylece otomobil minimum enerji tüketimini elde etmek için en iyi durumda çalışır.
2.4 Ses ekipmanı için mikro motor
Plak oynatıcılar, kaydediciler, VCD ve DVD video diskleri de dahil olmak üzere mikro motorlu ses ekipmanları %18'i oluşturuyordu. Dünya çapındaki talep yılda 1 milyar ünitenin üzerindedir. Şu anda ağırlıklı olarak baskılı sarım motoru, sarım disk motoru vb. olmak üzere yaklaşık %60'ı yerli üretimdir.
2.5 Video ekipmanı için mikro motor
Kameralar, kameralar vb. dahil olmak üzere mikro motorlu video ekipmanları %7'yi oluşturuyordu. Dünyanın yıllık talebi 350 ila 400 milyon adet (set) olan bu tür motorlar hassastır, üretimi ve işlenmesi zordur, özellikle dijitale girdikten sonra motor daha zorlu gereksinimler ortaya koymaktadır.
2.6 Endüstriyel elektrikli tahrik ve kontrol için mikro motor
Bu tür mikro motorlar, CNC takım tezgahları, manipülatörler, robotlar vb. dahil olmak üzere %2'yi oluşturur. Temel olarak AC servo motor, güç step motoru, geniş hızlı DC motor, AC fırçasız motor vb. için. Bu tür motorların birçok çeşidi vardır, teknik gereksinimleri yüksektir ve yurtiçi talebi daha hızlı olan bir motor sınıfıdır.
2.7 Özel amaçlı mikro motor
Bu tür motorlar, havacılık uçuşları, çeşitli uçaklar, otomatik silahlar ve ekipmanlar, tıbbi ekipmanlar vb. dahil olmak üzere yaklaşık %23'lük bir paya sahiptir. Bu tür motorlar çoğunlukla özel motorlar veya yeni motorlar olup, prensip, yapı ve çalışma modu bakımından genel elektromanyetik prensipten farklı olan motorlar, özellikle düşük hızlı senkron motorlar, harmonik motorlar, sınırlı açılı motorlar, ultrasonik motorlar, mikrodalga motorlar, kapasitif motorlar, elektrostatik motorlar vb. Bunlar arasında ultrasonik motor, mikrodalga motor, kapasitif motor ve elektrostatik motor, prensip, yapı ve çalışma açısından genel motorlardan farklı olan özel motorlardır. Bu motorların ortaya çıkışı ve gelişimi elektronik teknolojisinin ve kontrol teknolojisinin gelişmesiyle yakından ilgilidir.
3 Mikro motor yeni ürün teknolojisi
Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesi ve pratik uygulamaların yeni gereksinimleriyle birlikte, geleneksel elektromanyetik motorlardan farklı, çeşitli mikro-özel motorlar ortaya çıkmıştır. Yeni tasarım kavramlarını, yöntemlerini, yapılarını ve ilkelerini benimserler.
3.1 Kalıcı mıknatıslı fırçasız motor
Fırçasız motor, bilgi, ev aletleri, ses ve video, ulaşım vb. alanlarda uygulanan mikro motorun gelişim yönüdür. Kalıcı mıknatıslı malzemelerin ve güç elektroniği teknolojisinin hızlı gelişimi ile performans artmaya devam ediyor, fiyat düşmeye devam ediyor, fırçasız motor daha da geliştirilecek, genel asenkron motorla karşılaştırıldığında talep giderek daha büyük olacak, yeni fırçasız motor güç tüketimi, yüksek verimlilik, enerji tasarrufu, küçük, hafiflik gereksinimlerini karşılamak için %30 ~ %35 oranında azaldı.
Her ne kadar fırçasız motorların maliyet fiyatı asenkron motorlardan daha yüksek olsa da, enerji tasarrufu açısından, düşük güç tüketimi, yüksek verim ve düşük işletme maliyetleri nedeniyle fırçasız motorların popülaritesi The Times'ın trendi olacaktır. Dünyanın büyük firmaları fırçasız motorlar alanında kıyasıya bir rekabet başlattı. Bu nedenle, bileşenlerin ve malzemelerin performansının iyileştirilmesiyle fırçasız motorların performansı da büyük ölçüde artırılacak ve teknoloji geliştirmedeki hız rekabeti daha belirgin hale gelecektir.
3.2 Ultrasonik motor
ultrasonik motor (ultrasonik motor, ultrasonik motor, Kısaltma USM), piezoelektrik malzemelerin ters piezoelektrik etkisinin kullanılmasıdır, böylece ultrasonik frekans bandındaki elastik gövde (stator), stator ile rotor (veya hareketli) arasındaki sürtünme yoluyla mikroskobik mekanik titreşim (titreşim frekansı 20 kHz'in üzerinde) üretir, statorun rotora (veya hareketli) makro tek yönlü dönüşe (veya doğrusal hareket) mikroskobik titreşimi. Hız ve torkun elektromanyetik etkiyle elde edildiği geleneksel motor anlayışını kırarak, mikro motor teknolojisinin geliştirilmesinde dikkat çeken bir diğer yeni teknolojidir.
Geleneksel motorla karşılaştırıldığında ultrasonik motorun bir dizi avantajı vardır: (1) basit yapı, iki temel bileşenden oluşur: titreşim parçaları ve hareketli parçalar; (2) birim hacim torku büyüktür; bu, aynı hacimdeki geleneksel motorun 10 katıdır; (3) Düşük hız performansı iyidir, hız sıfıra ayarlanabilir, düşük hızda doğrudan büyük tork üretebilir; (4) Büyük frenleme torku, ilave frene gerek yoktur; (5) Küçük mekanik zaman sabiti, iyi hızlı performans; (6) Manyetik ve elektrik alanı yok, elektromanyetik girişim ve elektromanyetik gürültü yok.
Şu anda Japonya gibi bazı yabancı ülkelerdeki birçok şirket ticari pratik uygulama elde etmiştir. Canon, Panasonic, Hitachi ve diğer şirketlerin yeni ultrasonik motor ürünleri, gelişmiş kameralarda, video kameralarda ve optik cihazlarda kullanıldı. Ultrasonik motor teknolojisinin gelişme yönü verimliliği daha da artırmaktır.
Ultrasonik motor yeni bir prensip ve yapı benimser, mıknatıslara ve bobinlere ihtiyaç duymaz, ancak doğrudan hareket ve kuvvet (moment) elde etmek için piezoelektrik malzemelerin ve ultrasonik titreşimin ters piezoelektrik etkisini kullanır. Şimdiye kadar hız ve torkun elektromanyetik etkiyle elde edildiği motor kavramını bozan, günümüz dünya biliminin ön saflarında yer alan ileri teknoloji bir teknolojidir. Ultrason nedeniyle motor, elektromanyetik motorun sahip olmadığı birçok özelliğe sahiptir, ancak buluşu ve gelişimi sadece 20 yıllık bir geçmişe sahiptir, ancak havacılık, robotik, otomobiller, hassas konumlandırma, tıbbi ekipman, mikro makineler ve diğer alanlarda başarıyla uygulanmıştır.
3.3 Yüksek hızlı dinamik basınç taşıyan motor
Bilgi ürünlerinin yüksek verimlilik, yüksek yoğunluk ve mikro incelik yönünde gelişmesiyle birlikte, bunu destekleyen hassas sabit mıknatıslı fırçasız motor 8000 ~ 50000r/dak'ya kadar hıza sahiptir. Yüksek hızlı motorların rulmanları da yüksek hızın neden olduğu birçok teknik sorunun üstesinden gelmek için geleneksel kaymalı yatakların yerini dinamik basınç rulmanlarıyla değiştirecek. Bilyalı ve kaymalı yataklarla karşılaştırıldığında dinamik basınç yatağının birçok avantajı vardır. Düzensiz şaft salınımını engelleyebilir, darbe direncini, uzun ömrü, düşük gürültüyü vb. artırabilir.
Dinamik basınç taşıyan motor iki tip sıvı ve hava içerir; genel hız, akışkan dinamik basınç yatağı ile düşük, hava dinamik basınç yatağı ile yüksek hızdır. Hala çözülmesi gereken bazı teknik problemler olmasına rağmen, yüksek hızlı dinamik basınç taşıyan motorların gelişim yönü genel olarak onaylanmıştır.
3.4 Doğrusal Motor
Otomatik kontrol teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, çeşitli otomatik kontrol sistemlerinin konumlandırma doğruluğu gereksinimleri giderek artıyor ve doğrusal hareket cihazlarından oluşan bir dizi dönüşüm mekanizmasıyla birleştirilmiş geleneksel döner motor, doğruluk gereksinimlerini karşılayamıyor, doğrudan doğrusal tahrik, modern servo sürücü teknolojisi araştırmasının içeriklerinden biridir, doğrusal motor anahtar teknolojilerden biridir. Lineer motorun uygulama alanı da geniş olup, cihazın lineer hareketine ihtiyaç duyulduğunda, doğrudan tahrikli lineer motorun kullanılması döner motora göre daha üstün olacaktır. Hareket dönüştürme mekanizması ihmal edildiği için kontrol hassasiyeti geliştirilebilir.
3.5 Süpermikro motor
Mikro motor teknolojisi, son 20 yılda geliştirilen, milimetreden mikrona kadar boyut aralığında enerji dönüştürme ve iletim işlevlerine sahip cihazların imalatında kullanılan, yarı iletken malzeme silikonuna dayalı mikro işleme teknolojisi ile karakterize edilen, mikro elektromekanik sistem teknolojisinin (MEMS) yeni bir yüksek teknoloji alanıdır. MEMS teknolojisinin ortaya çıkışı, geleneksel mekanik üretim teknolojisinde devrim niteliğinde bir sıçrama yaptı.
Ultramikromotor, ultramikromotor ve elektromanyetik ultramikromotorun elektrostatik prensibine sahiptir, çünkü elektromanyetik ultramikromotor, elektrostatik ultramikromotor torkundan daha büyük olduğundan, yüksek dönüşüm verimliliği, uzun ömürlüdür, endoskoplar, mikrorobotlar vb. gibi birçok alanda uygulanmıştır. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Rusya, Almanya ve diğer ülkeler bu teknolojinin araştırmasını ve uygulamasını yürütmek için çok sayıda insan gücü, malzeme ve mali kaynak yatırdı ve büyük ilerleme kaydetti ve bazıları uygulamaya ulaştı. Örneğin, Japonya'daki Toshiba şirketi, 40 mg ağırlık, 60 ~ 1000 dev/dk hız, 1,7 V voltaj, yalnızca 0,8 mm çapında dünyanın en küçük mikro motorunu geliştirdi; Şangay Jiao Tong Üniversitesi de 1 mm çapında bir mikro motor geliştiriyor. Nanofabrikasyon teknolojisinin gelişmesi ve uygulanmasıyla birlikte süpermikro motorların da büyük ölçüde geliştirilerek daha fazla uygulama alanına sahip olması beklenebilir.
3.6 Moleküler Motor
MEMS, nano elektrik sisteminin (na2noelektromekanik sistemler, NEMS) geliştirilmesiyle ortaya çıkan özellik boyutları birkaç yüz nanometreden birkaç nanometreye kadar değişebilmektedir ve bunlardan bazıları biyomedikal alanda önemli potansiyel uygulamalara sahiptir. RickyK. Soong ve ark. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Cornell Üniversitesi'nden bir ekip, moleküler bir motor tarafından çalıştırılan hibrit bir nanomekanik cihaz oluşturmak için tek bir biyomoleküler motoru nano ölçekli bir inorganik sistemle entegre etti. Aktif bir sistemde ATP'yi (adenosin trifosfat) hidrolize eden biyomoleküler (çapı 8 nm'den ve uzunluğu 14 nm'den az) motor, bugün üretilebilen nanomekanik yapıların boyutu ve mekanik sabitleriyle uyumlu, maksimum 80 ila 100pN·nm tork üretme kapasitesine sahiptir. Bu yeni teknolojinin kan damarlarının temizlenmesinde rol oynaması bekleniyor.
4 mikro motor gelişim trendi
21. yüzyıla girdikten sonra, dünya ekonomisinin sürdürülebilir kalkınması iki temel sorunla karşı karşıyadır ———— enerji ve çevre koruma, bir yandan insan toplumunun ilerlemesi, insanların yaşam kalitesi için giderek daha yüksek gereksinimlere sahip olması ve çevre koruma bilincinin giderek güçlenmesi, çünkü mikro motor yalnızca sanayi ve madencilik işletmelerinde kullanılmaz, aynı zamanda ticari ve hizmet endüstrilerinde de kullanılır, özellikle daha fazla ürün aileye girmiştir. Canlı olarak, motorun güvenliği doğrudan kişisel mülkiyetin güvenliğini tehlikeye atmaktadır; Motorun titreşimi, gürültüsü ve elektromanyetik paraziti, çevreyi kirleten kamu tehlikesi haline gelecektir. Motorun verimliliği doğrudan enerji tüketimi ve zararlı gaz emisyonları ile ilgilidir, bu nedenle bu teknik göstergeler için uluslararası gereklilikler giderek daha katı hale gelmekte, motor yapısı, proses, malzeme, elektronik bileşenler, kontrol hatları ve elektromanyetik tasarım ve enerji tasarrufu araştırmalarının diğer yönlerinden, yurtiçinde ve yurtdışında motor endüstrisinin dikkatini çekmiş, mükemmel teknik performans temelinde mikro motor yeni ürün serisi Öte yandan, enerji tasarrufu ve çevre koruma amacıyla ilgili uluslararası standartları uygulayacak ve yeni motor damgalama gibi ilgili teknolojik ilerlemeyi teşvik edecek, sargı tasarımı, havalandırma yapısının iyileştirilmesi ve düşük kayıplı ve yüksek geçirgenliğe sahip manyetik malzemeler, nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemeleri, gürültü ve titreşim azaltma teknolojisi, güç elektroniği teknolojisi, kontrol teknolojisi, elektromanyetik paraziti azaltma teknolojisi ve diğer uygulama araştırmaları.
Ekonomik küreselleşme eğilimini hızlandırma öncülüğünde ülkeler, enerji tasarrufu ve çevre koruma gibi iki ana konuya daha fazla önem veriyor, uluslararası teknik değişimleri ve işbirliğini güçlendiriyor ve teknolojik inovasyonun hızını artırıyor; mikro motor teknolojisinin gelişme eğilimi: (1) yüksek ve yeni teknolojiyi benimsemek ve elektronik yönünde gelişmek; (2) Yüksek verimlilik, enerji tasarrufu ve yeşil kalkınma; (3) Yüksek güvenilirliğe, elektromanyetik uyumluluğun geliştirilmesine; (4) Düşük gürültü, düşük titreşim, düşük maliyet, fiyat gelişimine; (5) Uzmanlaşmış, çeşitlendirilmiş, akıllı gelişime.
Buna ek olarak, mikro motor modülerleştirme, kombinasyon, akıllı mekatronik yön ve fırçasız, demir çekirdek yok, kalıcı mıknatıslanma yönüdür, özellikle dikkat çekici olan, mikro motorun uygulanmasıyla çevrenin değişmesi, motorun geleneksel elektromanyetik prensibinin tam olarak karşılanamamasıdır. Yeni prensipler ve yeni malzemeler de dahil olmak üzere ilgili disiplinlerin yeni başarılarıyla birlikte, elektromanyetik olmayan prensiplere sahip mikro özel motorların geliştirilmesi, motor gelişiminin önemli bir yönü haline geldi.
