Мікромотор відноситься до принципу, структури, продуктивності, функції тощо, які відрізняються від звичайного двигуна, а обсяг і вихідна потужність дуже малі. Загалом, зовнішній діаметр мікродвигуна не перевищує 130 мм, а потужність становить від сотень міліват до сотень ват. Він широко використовується у військовому та цивільному сучасному обладнанні та його системах керування, наприклад, керування артилерією, наведення ракет, автоматичне пілотування літаків, верстати з ЧПК, керування безчовниковим ткацьким верстатом, керування промисловими швейними машинами, телеметрія та дистанційне керування, аудіо- та відеообладнання, автоматичні інструменти та комп’ютерна периферія тощо, у всіх яких використовується велика кількість мікродвигунів.
Сьогодні в практичних застосуваннях мікродвигуни були розроблені від минулого простого керування пуском, метою забезпечення потужності, до точного контролю його швидкості, положення, крутного моменту тощо, особливо в промисловій автоматизації, автоматизації офісів та домашньої автоматизації, майже всі використовують технологію двигунів, технологію мікроелектроніки та технологію силової електроніки комбіновані продукти мехатроніки. Електронізація є неминучою тенденцією в розвитку мікромоторів.
2 Сфера застосування мікромотора（порожнистий чашковий двигун )
Сучасна технологія мікромоторів об’єднує низку високих і нових технологій, таких як двигуни, комп’ютери, теорія управління та нові матеріали, і переходить від військових і промислових до повсякденного життя. Таким чином, розробка технології мікромоторів повинна бути адаптована до потреб розвитку промисловості, що займається виробництвом стовпів, і високотехнологічних галузей. Мікромотор в основному використовується в таких аспектах:
2.1 Мікро спецдвигуни для побутової техніки
Для того, щоб постійно відповідати вимогам користувачів і адаптуватися до потреб інформаційної ери, досягти енергозбереження, комфорту, мережі, інтелекту та навіть мережевої побутової техніки (інформаційної побутової техніки), цикл заміни побутової техніки дуже швидкий, а вимоги високої ефективності, низького рівня шуму, низької вібрації, низької ціни, регульованої швидкості та інтелекту висуваються до опорного двигуна. Мікромотори для побутової техніки складають 8% від загальної кількості мікромоторів: кондиціонерів, пральних машин, холодильників, мікрохвильових печей, електровентиляторів, пилососів, зневоднювальних машин тощо.
Щорічний попит у світі становить від 450 до 500 мільйонів одиниць (комплектів), така потужність двигуна не велика, але різноманітна. Тенденції розвитку мікромоторів для побутової техніки такі: ① безщіточні двигуни з постійними магнітами поступово замінять однофазні асинхронні двигуни; ② Оптимізація дизайну, підвищення якості та ефективності продукції; ③ Прийняти нову структуру та нові технології для підвищення ефективності виробництва.
2.2 Мікромотор для обладнання обробки інформації
Обладнання для обробки інформації з мікродвигунами становило 29%: включаючи введення, зберігання, обробку, виведення, проведення та інші зв’язки, включаючи комунікаційне обладнання. Світ потребує 1,5 мільярда (комплектів) на рік, головним чином двигунів постійного струму з постійними магнітами, безщіткових двигунів постійного струму, крокових двигунів, мікросинхронних двигунів тощо. Очікується, що річний випуск мікрокомп'ютерів (ПК) у 2000, 2005 роках складе близько 100 мільйонів одиниць, оскільки для підтримки ключових компонентів попиту на мікромотори пред'являються все більш високі вимоги. Більшість цих двигунів є прецизійними безщітковими двигунами з постійними магнітами та прецизійними кроковими двигунами.
Їх характеристики та напрями розвитку:
(1) Продукти з високими інвестиціями Цей тип двигуна має дуже високі вимоги до стабільності швидкості та бігу обертового вала, тому цей тип двигуна є поєднанням передових технологій виробництва та новітніх технологій силової електроніки високотехнологічних продуктів з високими інвестиціями, як правило, зосереджених у міжнародній розробці та виробництві великих компаній.
(2) Мініатюризація та нестабільність Щоб задовольнити потреби мініатюризації та портативності інформаційних продуктів, висуваються вимоги до мініатюризації та нестабільності для їх опорних двигунів.
(3) Висока швидкість З постійним покращенням щільності зберігання периферійних пристроїв комп’ютера необхідно, щоб швидкість опорного двигуна була вище 8000 об/хв.
2.3 Мікромотор для автомобіля
Мікромотори для автомобілів становили 13%, включаючи стартер-генератори, двигуни склоочисників, двигуни для кондиціонерів і вентиляторів, електричні спідометри, склопідйомники та двигуни дверних замків. У 2000 році світове виробництво автомобілів становило приблизно 54 мільйони, в середньому 15 двигунів на транспортний засіб, і в усьому світі було потрібно 810 мільйонів.
Фокус розвитку автомобільних мікромоторних технологій:
(1) Висока ефективність, висока потужність, енергозбереження завдяки високошвидкісному, високоефективному вибору магнітного матеріалу, високоефективним засобам охолодження та покращенню ефективності контролера та іншим заходам для підвищення ефективності його роботи.
(2) Інтелектуальний для досягнення інтелектуального двигуна та контролера автомобіля, щоб автомобіль працював у найкращому стані, щоб досягти мінімального споживання енергії.
2.4 Мікромотор для аудіотехніки
Аудіообладнання з мікромоторами становило 18%, включаючи програвачі, рекордери, відеодиски VCD та DVD. Світовий попит становить понад 1 мільярд одиниць на рік. В даний час вітчизняне виробництво становить близько 60%, в основному друкований обмотковий двигун, намотувальний дисковий двигун і так далі.
2.5 Мікромотор для відеотехніки
Відеотехніка з мікромоторами склала 7%, в тому числі фотоапарати, фотоапарати і так далі. Щорічний попит у світі становить від 350 до 400 мільйонів одиниць (комплектів), такі двигуни є прецизійними, виробництво та обробка складні, особливо після входу в цифровий, двигун висуває більш вимогливі вимоги.
2.6 Мікродвигун для промислового електроприводу та управління
Цей вид мікродвигуна становить 2%, включаючи верстати з ЧПК, маніпулятори, роботів тощо. Головним чином для серводвигуна змінного струму, крокового двигуна, широкошвидкісного двигуна постійного струму, безщіткового двигуна змінного струму тощо. Цей тип двигуна має багато різновидів, високі технічні вимоги та є класом двигунів із швидшим внутрішнім попитом.
2.7 Мікромотор спеціального призначення
Цей тип двигунів становить близько 23%, включаючи аерокосмічні польоти, різні літальні апарати, автоматизоване озброєння та обладнання, медичне обладнання тощо. Такі двигуни здебільшого є спеціальними або новими двигунами, включаючи двигуни, які відрізняються від загального електромагнітного принципу, структурою та режимом роботи, головним чином низькошвидкісні синхронні двигуни, гармонічні двигуни, двигуни з обмеженим кутом, ультразвукові двигуни, мікрохвильові двигуни, ємнісні двигуни, електростатичні двигуни тощо. Серед них ультразвуковий двигун, мікрохвильовий двигун, ємнісний двигун та електростатичний двигун є спеціальними двигунами, які відрізняються від загальні двигуни принцип, будова і робота. Поява і розвиток цих двигунів тісно пов'язані з розвитком електронної техніки і техніки управління.
3 Нова технологія мікродвигуна
З безперервним прогресом науки і техніки та новими вимогами практичного застосування з’явилося безліч мікроспеціальних двигунів, які відрізняються від традиційних електромагнітних двигунів. Вони приймають нові концепції дизайну, методи, структури та принципи.
3.1 Безщітковий двигун з постійним магнітом
Безщітковий двигун - це напрям розвитку мікродвигуна, який застосовувався в галузі інформації, побутової техніки, аудіо та відео, транспорту тощо. Зі швидким розвитком матеріалів із постійними магнітами та технології силової електроніки продуктивність продовжує покращуватися, ціна продовжує знижуватися, безщітковий двигун буде розвиватися далі, попит буде все більшим і більшим, порівняно зі звичайним асинхронним двигуном, споживання енергії нового безщіткового двигуна зменшилося на 30% ~ 35%, щоб відповідати вимогам високої ефективності, енергозбереження, малої та легкої ваги.
Незважаючи на те, що собівартість безщіткових двигунів вища, ніж у асинхронних двигунів, завдяки малому споживанню електроенергії, високому ККД і зниженим експлуатаційним витратам, з точки зору енергозбереження, популярність безщіткових двигунів обов’язково буде трендом The Times. Великі світові компанії розгорнули жорстку конкуренцію в області безщіткових двигунів. Таким чином, з покращенням продуктивності компонентів і матеріалів продуктивність безщіткових двигунів також буде значно покращена, а конкуренція за швидкість розвитку технологій стане більш помітною.
3.2 Ультразвуковий двигун
ультразвуковий двигун (ультразвуковий двигун, ультразвуковий двигун, абревіатура USM) - це використання зворотного п'єзоелектричного ефекту п'єзоелектричних матеріалів, так що пружне тіло (статор) в діапазоні ультразвукової частоти створює мікроскопічну механічну вібрацію (частота вібрації вище 20 кГц) через тертя між статором і ротором (або рухомим), мікроскопічний статор вібрація в ротор (або рухомий) макро обертання в одному напрямку (або лінійний рух). Це порушує концепцію традиційного двигуна, згідно з якою швидкість і крутний момент досягаються за рахунок електромагнітного ефекту, і є ще однією чудовою новою технологією в розвитку технології мікромоторів.
У порівнянні з традиційним двигуном, ультразвуковий двигун має ряд переваг: (1) проста структура, він складається з двох основних компонентів: вібраційних частин і рухомих частин; (2) одиничний об'ємний крутний момент є великим, що в 10 разів більше, ніж у традиційного двигуна того самого об'єму; (3) Низькошвидкісна продуктивність хороша, швидкість можна відрегулювати до нуля, може безпосередньо видавати великий крутний момент на низькій швидкості; (4) Великий гальмівний момент, додаткові гальма не потрібні; (5) Мала механічна постійна часу, хороша швидка продуктивність; (6) Відсутність магнітних і електричних полів, електромагнітних перешкод і електромагнітного шуму.
В даний час багато компаній в деяких зарубіжних країнах, таких як Японія, отримали комерційне практичне застосування. Нові продукти ультразвукових двигунів Canon, Panasonic, Hitachi та інших компаній використовуються в передових фотоапаратах, відеокамерах і оптичних приладах. Напрямок розвитку технології ультразвукових двигунів полягає в подальшому підвищенні ефективності.
Ультразвуковий двигун приймає новий принцип і структуру, не потребує магнітів і котушок, але використовує зворотний п’єзоелектричний ефект п’єзоелектричних матеріалів і ультразвукової вібрації, щоб безпосередньо отримати рух і силу (момент). Це порушує концепцію двигуна, згідно з якою швидкість і крутний момент досягаються за рахунок електромагнітного ефекту, і є високотехнологічною технологією, яка знаходиться на передньому краї сучасної світової науки. Завдяки ультразвуку двигун має багато характеристик, яких немає в електромагнітного двигуна, хоча його винахід і розвиток нараховує лише 20 років історії, але в аерокосмічній галузі, робототехніці, автомобілях, точному позиціонуванні, медичному обладнанні, мікромашинах та інших областях успішно застосовані.
3.3 Високошвидкісний двигун із підшипником динамічного тиску
З розвитком інформаційних продуктів у напрямку високої ефективності, високої щільності та мікротонкості, точний безщітковий двигун із постійним магнітом, який підтримує його, має швидкість до 8000 ~ 50000 об/хв. Підшипники високошвидкісних двигунів також замінять традиційні підшипники ковзання підшипниками динамічного тиску, щоб подолати багато технічних проблем, викликаних високою швидкістю. У порівнянні з кульковими підшипниками та підшипниками ковзання підшипники динамічного тиску мають багато переваг. Це може перешкоджати нерегулярному коливанню валу, покращувати ударостійкість, тривалий термін служби, низький рівень шуму тощо.
Двигун із підшипником динамічного тиску має два типи рідини та повітря, загальна швидкість низька з підшипником динамічного тиску рідини, висока швидкість з підшипником динамічного тиску повітря. Хоча все ще є деякі технічні проблеми, які необхідно вирішити, напрямок розвитку високошвидкісних двигунів з підшипниками динамічного тиску в цілому підтверджено.
3.4 Лінійний двигун
Зі швидким розвитком технології автоматичного керування вимоги до точності позиціонування різних систем автоматичного керування стають все вищими та вищими, а традиційний роторний двигун у поєднанні з набором механізму трансформації, що складається з пристроїв лінійного руху, не може задовольнити вимоги до точності, прямий лінійний привід є одним із змісту сучасних досліджень технології сервоприводу, лінійний двигун є однією з ключових технологій. Сфера застосування лінійного двигуна також широка, у необхідності лінійного руху пристрою використання лінійного двигуна з прямим приводом буде краще, ніж роторний двигун. Точність управління може бути покращена, оскільки відсутній механізм перетворення руху.
Мотор 3.5 Supermicro
Технологія мікромоторів — це нова високотехнологічна галузь технології мікроелектромеханічних систем (MEMS), розроблена протягом останніх 20 років, яка характеризується технологією мікромеханічної обробки на основі напівпровідникового матеріалу кремнію, який використовується для виробництва пристроїв з функціями перетворення та передачі енергії в діапазоні розмірів від міліметра до мікрона. Поява технології MEMS зробила революційний стрибок у традиційній технології механічного виробництва.
Ультрамікромотор має електростатичний принцип ультрамікромотора та електромагнітного ультрамікромотора, оскільки електромагнітний ультрамікромотор має більший крутний момент, ніж електростатичний ультрамікромотор, має високу ефективність перетворення, тривалий термін служби, він застосовувався в багатьох областях, таких як ендоскопи, мікророботи тощо. В даний час Сполучені Штати, Японія, Росія, Німеччина та інші країни інвестували багато людських, матеріальних і фінансових ресурсів для проведення досліджень і застосування цієї технології і досягли значного прогресу, а деякі досягли практичного результату. Наприклад, японська компанія Toshiba розробила найменший у світі мікромотор вагою 40 мг, швидкістю 60 ~ 1000 об/хв, напругою 1,7 В, діаметром лише 0,8 мм, наприклад, Шанхайський університет Цзяо Тонг також розробляє мікромотор діаметром 1 мм. Можна очікувати, що з розвитком і застосуванням технології нанофабрикації супермікродвигуни також отримають значний розвиток, щоб мати більше сфер застосування.
3.6 Молекулярний двигун
З'явившись із розвитком MEMS, наноелектричної системи (na2noelectromechanicalsystems, NEMS), розміри елементів можуть бути від кількох сотень до кількох нанометрів, деякі з яких мають важливе потенційне застосування в біомедичній галузі. РікіК. Soong та ін. з Корнельського університету в Сполучених Штатах інтегрував єдиний біомолекулярний двигун з нанорозмірною неорганічною системою, щоб сформувати гібридний наномеханічний пристрій, що приводиться в рух молекулярним двигуном. Гідролізуючи АТФ (аденозинтрифосфат) в активній системі, біомолекулярний (менше 8 нм у діаметрі та 14 нм у довжину) двигун здатний генерувати максимальний крутний момент від 80 до 100 пН·нм, сумісний із розміром і механічними константами наномеханічних структур, які можна виготовити сьогодні. Очікується, що ця нова технологія зіграє певну роль у очищенні кровоносних судин.
4 тенденція розвитку мікромоторики
Після входу в 21-е століття сталий розвиток світової економіки стикається з двома ключовими проблемами ———— енергією та захистом навколишнього середовища, з одного боку, прогресом людського суспільства, люди висувають все більш високі вимоги до якості життя, а усвідомлення захисту навколишнього середовища стає все сильнішим і сильнішим, оскільки мікромотор використовується не тільки на промислових і гірничодобувних підприємствах, але також використовується в комерційних галузях і галузях обслуговування, особливо більше продуктів увійшли в сім'ю У прямому ефірі, тому безпека двигуна безпосередньо загрожує безпеці особистого майна; Вібрація, шум і електромагнітні перешкоди двигуна стануть громадською небезпекою, що забруднює навколишнє середовище. Ефективність двигуна безпосередньо пов’язана зі споживанням енергії та викидами шкідливих газів, тому міжнародні вимоги до цих технічних показників стають дедалі суворішими, що привернуло увагу автомобільної промисловості в країні та за кордоном, починаючи від конструкції двигуна, процесу, матеріалів, електронних компонентів, ліній керування та електромагнітного дизайну та інших аспектів дослідження енергозбереження, мікродвигуна, нового раунду продуктів на основі чудових технічних характеристик. З іншого боку, він запровадить відповідні міжнародні стандарти з метою енергозбереження та охорони навколишнього середовища. захист і сприяння відповідному технологічному прогресу, такому як штампування нових двигунів, конструкція обмоток, покращення структури вентиляції та магнітні матеріали з низькими втратами та високою проникністю, рідкоземельні матеріали постійного магніту, технологія зменшення шуму та вібрації, технологія силової електроніки, технологія керування, технологія зменшення електромагнітних перешкод та інші прикладні дослідження.
Відповідно до передумови прискорення тенденції економічної глобалізації, країни приділяють більше уваги двом основним питанням енергозбереження та захисту навколишнього середовища, зміцнюють міжнародні технічні обміни та співпрацю, а також прискорюють темпи технологічних інновацій, тенденція розвитку технології мікромоторів така: (1) приймати високі та нові технології та розвиватися в напрямку електроніки; (2) Висока ефективність, енергозбереження та зелений розвиток; (3) До високої надійності, розвитку електромагнітної сумісності; (4) низький рівень шуму, низька вібрація, низька вартість, розвиток цін; (5) До спеціалізованого, диверсифікованого, інтелектуального розвитку.
Крім того, мікромотор є модульним, комбінованим, інтелектуальним напрямом мехатроніки та безщітковим, без залізного сердечника, напрямком постійного намагнічення, особливо варто відзначити те, що із застосуванням мікродвигуна змінюється середовище, традиційний електромагнітний принцип двигуна не може бути повністю задоволений. З новими досягненнями суміжних дисциплін, включаючи нові принципи та нові матеріали, розробка мікроспеціальних двигунів з неелектромагнітними принципами стала важливим напрямком розвитку двигунів.
