微特电机的结构特点及应用详解
一、什么是微特电机
微特电机,全称微型特种电机,简称微电机,是指直径小于160mm或额定功率或具有特殊性能、特殊用途的微特电机。微特电机常用于控制系统中,实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能,或用于传动机械负载,也可作为设备的交、直流电源。
发达国家微特电机的家庭平均拥有量为80-130台,而我国大城市家庭平均拥有量仅在20-40台之间。若每个家庭每年平均使用量增加1台,则我国每年微特电机需求量将增加3-4亿台,其市场发展潜力可见一斑。
二、微特电机结构
1、电磁式
微特电机在结构上大体可分为3类 :基本组成与普通电机相似,包括定子、转子、电枢绕组、电刷等部件,但结构格外紧凑。
2、组合式
常见的有两种:上述各种微电机的组合;微电机与电子线路的组合。例如直流电动机与传感器的组合,X方向与Y方向直线电动机的组合等。
3、非电磁式
外形结构与电磁式一样,如旋转类产品作成圆柱形,直线类产品作成方形,但内部结构因其工作原理不同而差别很大。
三、微特电机的特点优势
1. 高效:微特电机的效率非常高,是传统电机的2-3倍,这使得机器人的工作效率更高。
2. 稳定:微特电机具有高效的控制系统,可以确保机器人的稳定性。
3. 可靠:微特电机使用寿命长,一般可以达到数万小时,这使得机器人的使用寿命更长。
4. 小体积,大功率:由于微特电机的体积非常小,但功率却非常大,这使得机器人的体积更小,但性能更强
四、微特电机种类
微特电机门类繁多,大体可分为直流电动机、交流电动机、自态角电机、步进电动机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电动机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电动机、电机机组、其他特种电机等13大类。
五、微特电机的应用领域
(1)消费电子行业
自从个人电脑普及并广泛应用于日常生活的各个层面,一个由各式通信设备与信息处理设备构成的生态系统蓬勃发展起来。这些高科技产品的运作背后,离不开微特电机的默默驱动,它们是诸如硬盘驱动器的主轴电机、确保计算机冷静运行的散热风扇电机,以及为智能手机带来细腻触感反馈的线性振动电机等关键组件的心脏。尽管当前市场见证了这些产品增长速度的微妙减缓,但不容忽视的是,现存市场的庞大基数孕育着巨大的更新换代需求。这表明,在技术迭代与产品升级的持续推动下,微特电机行业依然面临着广阔的市场潜力与机遇。
(2)家用电器行业
微特电机,作为家用电器内部不可或缺的组件,深深嵌入了我们日常使用的空调、吸尘器、洗衣机、冰箱等电器的核心。随着家用电器行业大步迈向智能化、节能化与个性化设计的新时代,市场见证了层出不穷的新品亮相,每一件都彰显着独特差异与技术进步。这一变革浪潮极大地激发了对高效节能电机及智能电机技术的迫切需求,引领着该领域向着更高能效与智能控制的方向迅速演进。
家用电器用的微特电机占微特电机总量的8%:包括空调机、洗衣机、电冰箱、微波炉、电风扇、吸尘器、脱排水机等。全世界每年需求量在4.5~5亿台(套) ,此类电机功率不大,但是种类繁多。
家用音像视象设备,音响设备用微特电机占18%,包括电唱机、录音机、VCD视盘及DVD视盘等。全世界每年需求量在10亿台(套)以上。目前国内生产已占60 %左右,主要有印刷绕组电机、绕线盘式电机等。
视象设备用微特电机占7%,包括摄像机、照相机等。全世界每年需求量在3. 5~4亿台(套) ,此类电机属精密型,制造加工难度大,尤其进入数字化后,对电机提出了更苛刻的要求。
家电用微特电机的发展趋势有:
①永磁无刷电动机将逐步替代单相异步电动机;
②进行优化设计、提高产品的质量和效率;
③采用新结构、新工艺,提高生产效率。
(3)医疗器械行业
医疗器械领域中,微特电机可应用在各类检测设备、手术器械、医疗康复器械等各类设备中,帮助各类设备精准移动并实现各类自动化功能,如体外诊断设备的活组织取样检查、自动血液分析仪的样本自动抓取功能、微创手术器械在人体内的精准作业、康复医疗器械为患者肢体提供支撑辅助动力等。随着人们对健康问题的愈发重视及医疗水平需求的提高,微特电机行业作为重要的驱动力,将随医疗器械行业的发展而壮大。
(4)汽车
为提高使用的便利程度,汽车的雨刮器、清洗水泵、空调、电动门窗、电子油泵、电子转向机、电子刹车、电动座椅、座椅通风、电动折叠后视镜、随动转向大灯等设备越来越广泛地使用了微特电机进行控制。中低档汽车中一般存在 20-30 个微特电机,而高档汽车中使用的微特电机能达到 60-70 个甚至更多。随着汽车行业的电气化、智能化转型,单车可承载电气设备的功率和数量不断增加,汽车用微特电机市场前景广阔。
(5)工业控制
工业控制通过步进电机、伺服电机的广泛应用,将自动化机器人设置在生产制造各环节中的生产装置、控制装置、反馈装置、辅助装置上,代替人工操作或控制的过程,提升了生产制造的效率和工业品生产的精密程度,并降低了人工的参与度。预计到 2025 年全球工业自动化市场规模将达到 5,436.6 亿美元。随着制造业对精度要求的不断提升以及在劳动力成本上升背景下提高制造效率和降低人工成本的需求,工业自动化的进程将持续推进。
这类微特电机占2%,包括数控机床、机械手、机器人等。主要为交流伺服电机、功率步进电机、宽调速直流电机、交流无刷电动机等。无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械负载的动力源;