Động cơ vi mô đề cập đến nguyên tắc, cấu trúc, hiệu suất, chức năng, v.v. khác với động cơ thông thường, và công suất âm lượng và đầu ra là động cơ rất nhỏ. Nói chung, đường kính ngoài của động cơ vi mô không lớn hơn 130mm và công suất nằm giữa hàng trăm milliwatts và hàng trăm watt. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hiện đại quân sự và dân sự và hệ thống điều khiển của nó, như điều khiển pháo, hướng dẫn tên lửa, lái máy bay tự động, máy công cụ CNC, điều khiển máy dệt con thoi, điều khiển máy may công nghiệp, điều khiển từ xa và điều khiển từ xa, thiết bị âm thanh, thiết bị tự động và thiết bị máy tính.
Ngày nay, trong các ứng dụng thực tế, các động cơ vi mô đã được phát triển từ điều khiển khởi động đơn giản trong quá khứ, mục đích cung cấp năng lượng, để kiểm soát chính xác tốc độ, vị trí, mô -men xoắn, v.v., đặc biệt là trong tự động hóa công nghiệp, tự động hóa văn phòng và tự động hóa gia đình, hầu như tất cả đều sử dụng công nghệ vận động, công nghệ vi mô và công nghệ điện tử. Điện tử hóa là một xu hướng không thể tránh khỏi trong sự phát triển của động cơ vi mô.
2 Trường ứng dụng của động cơ vi mô （Động cơ rỗng )
Công nghệ động cơ vi mô hiện đại tích hợp một số công nghệ cao và mới như động cơ, máy tính, lý thuyết điều khiển và vật liệu mới, và đang chuyển từ quân sự và công nghiệp sang cuộc sống hàng ngày. Do đó, sự phát triển của công nghệ động cơ vi mô nên được điều chỉnh theo nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp trụ cột và các ngành công nghiệp công nghệ cao. Động cơ vi mô chủ yếu được sử dụng trong các khía cạnh sau:
2.1 Động cơ đặc biệt vi mô cho các thiết bị gia dụng
Để liên tục đáp ứng các yêu cầu của người dùng và thích ứng với nhu cầu của thời đại thông tin, để đạt được tiết kiệm năng lượng, thoải mái, kết nối mạng, trí thông minh và thậm chí các thiết bị gia dụng mạng (thiết bị gia dụng thông tin), chu kỳ thay thế của các thiết bị gia đình rất nhanh và các yêu cầu về hiệu quả cao, tiếng ồn thấp, độ rung thấp, tốc độ thấp, tốc độ điều chỉnh và thông minh. Động cơ vi mô cho các thiết bị gia dụng chiếm 8% tổng số động cơ vi mô: bao gồm điều hòa không khí, máy giặt, tủ lạnh, lò vi sóng, quạt điện, máy hút bụi, máy khử nước, v.v.
Nhu cầu hàng năm của thế giới về 450 đến 500 triệu đơn vị (bộ), công suất động cơ như vậy không lớn, mà là rất nhiều loại. Xu hướng phát triển của động cơ vi mô cho các thiết bị gia đình là: Động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu sẽ dần thay thế các động cơ không đồng bộ pha một pha; Tối ưu hóa thiết kế, cải thiện chất lượng sản phẩm và hiệu quả; Áp dụng cấu trúc mới và công nghệ mới để cải thiện hiệu quả sản xuất.
2.2 Động cơ vi mô cho thiết bị xử lý thông tin
Thiết bị xử lý thông tin với động cơ vi mô chiếm 29%: bao gồm đầu vào thông tin, lưu trữ, xử lý, đầu ra, dẫn và các liên kết khác, bao gồm cả thiết bị truyền thông. Thế giới cần 1,5 tỷ (bộ) mỗi năm, chủ yếu là động cơ DC nam châm vĩnh cửu, động cơ DC không chổi than, động cơ Stepper, động cơ đồng bộ vi mô, v.v. Sản lượng hàng năm của máy vi tính (PC) khoảng 100 triệu đơn vị trong 2000.2005 dự kiến sẽ là 200 triệu đơn vị, vì các thành phần chính hỗ trợ của nhu cầu động cơ vi mô, các yêu cầu ngày càng cao. Hầu hết các động cơ này là động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu chính xác và động cơ bước chính xác.
Đặc điểm và hướng phát triển của họ là:
.
(2) Thu nhỏ và bong tróc để đáp ứng các nhu cầu thu nhỏ và tính di động của các sản phẩm thông tin, các yêu cầu thu nhỏ và bong tróc được đưa ra cho các động cơ hỗ trợ của chúng.
.
2.3 Động cơ vi mô cho ô tô
Động cơ vi mô cho ô tô chiếm 13%, bao gồm máy phát điện khởi động, động cơ gạt nước, động cơ cho quạt điều hòa và làm mát, máy đo tốc độ điện, nâng cửa sổ và động cơ khóa cửa. Năm 2000, sản lượng ô tô thế giới là khoảng 54 triệu, với trung bình 15 động cơ mỗi xe và 810 triệu là cần thiết trên toàn thế giới.
Tập trung phát triển công nghệ động cơ vi mô ô tô:
(1) Hiệu quả cao, lực cao, tiết kiệm năng lượng thông qua lựa chọn vật liệu từ tính tốc độ cao, hiệu suất cao, phương tiện làm mát hiệu quả cao và cải thiện hiệu quả của bộ điều khiển và các biện pháp khác để cải thiện hiệu quả hoạt động của nó.
(2) Thông minh để đạt được động cơ và bộ điều khiển thông minh của xe, để chiếc xe chạy ở trạng thái tốt nhất, để đạt được mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
2.4 Động cơ vi mô cho thiết bị âm thanh
Thiết bị âm thanh với Micro Motors chiếm 18%, bao gồm các trình phát ghi âm, máy ghi âm, VCD và đĩa video DVD. Nhu cầu trên toàn thế giới là hơn 1 tỷ đơn vị mỗi năm. Hiện tại, sản xuất trong nước đã chiếm khoảng 60%, chủ yếu là động cơ cuộn dây, động cơ đĩa quanh co, v.v.
Động cơ vi mô 2,5 cho thiết bị video
Thiết bị video với động cơ vi mô chiếm 7%, bao gồm máy ảnh, máy ảnh, v.v. Nhu cầu hàng năm của thế giới trong 350 đến 400 triệu đơn vị (bộ), các động cơ như vậy là độ chính xác, sản xuất và xử lý là khó khăn, đặc biệt là sau khi nhập kỹ thuật số, động cơ đưa ra các yêu cầu đòi hỏi khắt khe hơn.
2.6 Động cơ vi mô cho ổ điện và điều khiển điện công nghiệp
Loại động cơ vi mô này chiếm 2%, bao gồm máy công cụ CNC, máy điều khiển, robot, v.v ... Chủ yếu cho động cơ AC servo, động cơ Stepper Power, động cơ DC tốc độ rộng, động cơ không chổi than AC, v.v. Loại động cơ này có nhiều giống, yêu cầu kỹ thuật cao và là một lớp động cơ có nhu cầu trong nước nhanh hơn.
2.7 Động cơ vi mô mục đích đặc biệt
Loại động cơ này chiếm khoảng 23%, bao gồm chuyến bay hàng không vũ trụ, máy bay khác nhau, vũ khí và thiết bị tự động, thiết bị y tế, v.v. Động cơ như vậy chủ yếu là động cơ đặc biệt hoặc động cơ mới, bao gồm các động cơ khác với nguyên tắc điện từ chung trong nguyên tắc, cấu trúc và chế độ vận hành, chủ yếu là động cơ đồng bộ tốc độ thấp, động cơ điều hòa, động cơ động cơ là động cơ điện, động cơ điện. khác với General Motors trong nguyên tắc, cấu trúc và hoạt động. Sự xuất hiện và phát triển của các động cơ này có liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của công nghệ điện tử và công nghệ điều khiển.
3 Micro Motor Công nghệ sản phẩm mới
Với sự tiến bộ liên tục của khoa học và công nghệ và các yêu cầu mới của các ứng dụng thực tế, đã có nhiều động cơ vi mô khác nhau với các động cơ điện từ truyền thống. Họ áp dụng các khái niệm, phương pháp, cấu trúc và nguyên tắc mới lạ.
3.1 Động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu
Động cơ không chổi than là hướng phát triển của Micro Motor, đã được áp dụng trong các lĩnh vực thông tin, thiết bị gia dụng, âm thanh và video, vận chuyển, v.v. Với sự phát triển nhanh chóng của vật liệu nam châm vĩnh cửu và công nghệ điện tử, hiệu suất tiếp tục được cải thiện, giá tiếp tục giảm, động cơ không chổi than sẽ được phát triển hơn nữa, nhu cầu sẽ ngày càng lớn hơn, so với động cơ không đồng bộ chung, mức tiêu thụ động cơ không chổi than mới giảm 30% ~ 35%
Mặc dù giá chi phí của động cơ không chổi than cao hơn so với động cơ không đồng bộ, do mức tiêu thụ năng lượng nhỏ, hiệu quả cao và giảm chi phí vận hành, từ quan điểm bảo tồn năng lượng, sự phổ biến của động cơ không chổi than chắc chắn là xu hướng của thời đại. Các công ty lớn trên thế giới đã phát động một cuộc thi khốc liệt trong lĩnh vực động cơ không chổi than. Do đó, với sự cải thiện hiệu suất của các thành phần và vật liệu, hiệu suất của các động cơ không chổi than cũng sẽ được cải thiện rất nhiều và sự cạnh tranh tốc độ của phát triển công nghệ sẽ nổi bật hơn.
3.2 Động cơ siêu âm
siêu âm (siêu âm, siêu âm, viết tắt USM) là việc sử dụng hiệu ứng áp điện nghịch đảo của vật liệu áp điện Rung kính hiển vi của stator vào vòng quay một hướng di động (hoặc di chuyển) (hoặc chuyển động tuyến tính). Nó phá vỡ khái niệm về động cơ truyền thống rằng tốc độ và mô -men xoắn thu được bằng hiệu ứng điện từ, và là một công nghệ mới đáng chú ý khác trong sự phát triển của công nghệ động cơ vi mô.
So với động cơ truyền thống, động cơ siêu âm có một loạt các lợi thế: (1) cấu trúc đơn giản, nó bao gồm hai thành phần cơ bản: các bộ phận rung và các bộ phận chuyển động; (2) Mô -men xoắn khối lượng đơn vị lớn, gấp 10 lần so với động cơ truyền thống của cùng một thể tích; (3) Hiệu suất tốc độ thấp là tốt, tốc độ có thể được điều chỉnh thành 0, có thể trực tiếp tạo mô -men xoắn lớn ở tốc độ thấp; (4) Mô -men xoắn phanh lớn, không cần phanh bổ sung; (5) hằng số thời gian cơ học nhỏ, hiệu suất nhanh tốt; (6) Không có từ trường và điện, không có nhiễu điện từ và nhiễu điện từ.
Hiện tại, nhiều công ty ở một số nước ngoài như Nhật Bản đã có được ứng dụng thực tế thương mại. Các sản phẩm mới của động cơ siêu âm từ Canon, Panasonic, Hitachi và các công ty khác đã được sử dụng trong các máy ảnh, máy quay và dụng cụ quang học tiên tiến. Hướng phát triển của công nghệ động cơ siêu âm là cải thiện hiệu quả hơn nữa.
Động cơ siêu âm áp dụng một nguyên tắc và cấu trúc mới, không cần nam châm và cuộn dây, nhưng sử dụng hiệu ứng áp điện nghịch đảo của vật liệu áp điện và rung siêu âm để trực tiếp có được chuyển động và lực (khoảnh khắc). Nó phá vỡ khái niệm về động cơ rằng tốc độ và mô-men xoắn thu được bằng hiệu ứng điện từ cho đến nay, và là một công nghệ công nghệ cao đi đầu trong khoa học thế giới hiện tại. Do siêu âm, động cơ có nhiều đặc điểm mà động cơ điện từ không có, mặc dù phát minh và phát triển của nó chỉ là 20 năm lịch sử, nhưng trong không gian vũ trụ, robot, ô tô, định vị chính xác, thiết bị y tế, máy móc vi mô và các lĩnh vực khác đã được áp dụng thành công.
3.3 Động cơ mang áp suất động tốc độ cao
Với sự phát triển của các sản phẩm thông tin theo hướng hiệu quả cao, mật độ cao và vi mô mỏng, động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu chính xác hỗ trợ nó có tốc độ lên tới 8000 ~ 50000R/ phút. Vòng bi của động cơ tốc độ cao cũng sẽ thay thế vòng bi trơn truyền thống bằng vòng bi áp lực động để khắc phục nhiều vấn đề kỹ thuật do tốc độ cao gây ra. So với ổ trục và ổ trục trơn, ổ trục động có nhiều lợi thế. Nó có thể ức chế xoay trục không đều, cải thiện khả năng chống va đập, tuổi thọ dài, tiếng ồn thấp, v.v.
Động cơ ổ trục áp suất động có hai loại chất lỏng và không khí, tốc độ chung thấp với ổ đĩa áp suất động chất lỏng, tốc độ cao với ổ đỡ áp suất động không khí. Mặc dù vẫn còn một số vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết, nhưng hướng phát triển của động cơ mang áp suất động tốc độ cao đã được xác nhận thường được xác nhận.
3,4 Động cơ tuyến tính
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điều khiển tự động, các yêu cầu chính xác định vị của các hệ thống điều khiển tự động khác nhau ngày càng cao hơn, và động cơ quay truyền thống kết hợp với một tập hợp cơ chế chuyển đổi bao gồm các thiết bị chuyển động tuyến tính không thể đáp ứng các yêu cầu chính xác, công nghệ tuyến tính trực tiếp là một trong những nội dung. Trường ứng dụng của động cơ tuyến tính cũng rộng, trong nhu cầu chuyển động tuyến tính của thiết bị, việc sử dụng động cơ tuyến tính ổ đĩa trực tiếp sẽ vượt trội so với động cơ quay. Độ chính xác kiểm soát có thể được cải thiện vì cơ chế chuyển đổi chuyển động bị bỏ qua.
3.5 Động cơ Supermicro
Công nghệ động cơ Micro là một lĩnh vực công nghệ cao mới của công nghệ hệ thống cơ điện tử (MEMS) mới được phát triển trong 20 năm qua, được đặc trưng bởi công nghệ gia công vi mô dựa trên silicon vật liệu bán dẫn, được sử dụng để sản xuất các thiết bị có chức năng chuyển đổi và truyền năng lượng trong phạm vi kích thước từ millimet sang micron. Sự xuất hiện của công nghệ MEMS đã tạo ra một bước nhảy vọt mang tính cách mạng trong công nghệ sản xuất cơ học truyền thống.
Ultramicromotor có nguyên tắc tĩnh điện của ultramicromotor và Ultramicromotor điện từ, bởi vì ultramicromotor điện từ lớn hơn so với mô -men xoắn tĩnh điện tĩnh điện, hiệu quả chuyển đổi cao, nó đã được áp dụng trong nhiều trường. Hiện tại, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Nga, Đức và các quốc gia khác đã đầu tư rất nhiều nhân lực, tài liệu và tài chính để thực hiện nghiên cứu và áp dụng công nghệ này, và đã đạt được tiến bộ lớn, và một số đã đạt được thực tế. Ví dụ, Công ty Nhật Bản Toshiba đã phát triển trọng lượng 40mg, tốc độ 60 ~ 1000R/ phút, điện áp 1,7V, đường kính chỉ 0,8mm trong động cơ vi mô nhỏ nhất thế giới, như Đại học Thượng Hải Jiao Tong cũng đang phát triển đường kính động cơ vi mô 1mm. Có thể dự đoán rằng với sự phát triển và ứng dụng của công nghệ chế tạo nano, Supermicro Motors cũng sẽ được phát triển rất nhiều, do đó chúng có nhiều trường ứng dụng hơn.
3.6 Động cơ phân tử
Xuất hiện với sự phát triển của MEMS, hệ thống điện nano (Na2Noelectrom cơ học, NEMS), có kích thước có thể từ vài trăm đến một vài nanomet, một số trong đó có các ứng dụng tiềm năng quan trọng trong lĩnh vực y sinh. Rickyk. Soong et al. Từ Đại học Cornell ở Hoa Kỳ đã tích hợp một động cơ phân tử sinh học duy nhất với hệ thống vô cơ nano để tạo thành một thiết bị cơ học nano lai được điều khiển bởi một động cơ phân tử. Bằng cách thủy phân ATP (adenosine triphosphate) trong một hệ thống hoạt động, động cơ phân tử sinh học (đường kính dưới 8nm và chiều dài 14nm) có khả năng tạo ra mô -men xoắn tối đa từ 80 đến 100pn · nm, tương thích với kích thước và cấu trúc cơ học của cấu trúc nanom. Công nghệ mới này dự kiến sẽ đóng một vai trò trong việc làm sạch mạch máu.
Xu hướng phát triển động cơ siêu nhỏ
Sau khi bước vào thế kỷ 21, sự phát triển bền vững của nền kinh tế thế giới đang phải đối mặt với hai vấn đề chính. động cơ trực tiếp gây nguy hiểm cho sự an toàn của tài sản cá nhân; Sự rung động, nhiễu và nhiễu điện từ của động cơ sẽ trở thành mối nguy hiểm công khai trong việc gây ô nhiễm môi trường. Hiệu quả của động cơ có liên quan trực tiếp đến tiêu thụ năng lượng và khí thải có hại, do đó, các yêu cầu quốc tế đối với các chỉ số kỹ thuật này ngày càng nghiêm ngặt hơn, đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp động cơ trong và ngoài nước, từ cấu trúc động cơ, vật liệu, các thành phần của nó. Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, và thúc đẩy tiến bộ công nghệ có liên quan, chẳng hạn như dập động cơ mới, thiết kế cuộn dây, cải thiện cấu trúc thông gió và vật liệu từ tính thấp và tính thấm cao, vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, công nghệ giảm nhiễu và rung, công nghệ điện tử, công nghệ kiểm soát, giảm công nghệ giao thoa điện từ và nghiên cứu ứng dụng khác.
Dưới tiền đề tăng tốc xu hướng toàn cầu hóa kinh tế, các quốc gia chú ý nhiều hơn đến hai vấn đề chính của tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, tăng cường trao đổi và hợp tác kỹ thuật quốc tế, và tăng tốc tốc độ đổi mới công nghệ, xu hướng phát triển của công nghệ xe máy vi mô là: (1) áp dụng công nghệ cao và mới và phát triển theo hướng điện tử; (2) hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và phát triển xanh; (3) đến độ tin cậy cao, phát triển khả năng tương thích điện từ; (4) đến tiếng ồn thấp, độ rung thấp, chi phí thấp, phát triển giá; (5) Phát triển chuyên ngành, đa dạng, thông minh.
Ngoài ra, động cơ vi mô là mô đun hóa, kết hợp, hướng cơ điện tử thông minh và không chổi than, không có lõi sắt, hướng từ hóa vĩnh viễn, đặc biệt đáng chú ý là với việc áp dụng động cơ vi mô, môi trường thay đổi, nguyên tắc điện từ truyền thống của động cơ không thể được thỏa mãn hoàn toàn. Với những thành tựu mới của các ngành liên quan, bao gồm các nguyên tắc mới và vật liệu mới, sự phát triển của các động cơ vi mô với các nguyên tắc không điện từ đã trở thành một hướng phát triển vận động quan trọng.
