Egy mikromotor héj falvastagsággal 0,3 mm és belül a kerekség tolerancia 0,01 mm közvetlenül csökkenti a rotor kiegyensúlyozatlanságát és a működési zajt. A mélyhúzott, 304-es rozsdamentes acél héj használatával a csapágyülés koaxialitása 0,02 mm , amely csökkenti a rezgés amplitúdóját 30% a szabványos CNC-esztergált alumínium héjakhoz képest, stabil légrést és hosszabb kefeélettartamot biztosítva mag nélküli és léptetőmotorokban.
Anyagválasztás a számára Mikro motorhéjak
A héj anyaga szabályozza a mágneses teljesítményt, a hőelvezetést és a korrózióállóságot. Az alábbi táblázat összehasonlítja a miniatűr motorházakban használt három leggyakoribb fémet.
| Anyag | Sűrűség (g per köbcm) | Hővezetőképesség (W/mK) | Mágneses áteresztőképesség |
|---|---|---|---|
| Rozsdamentes acél 304 | 7.9 | 16 | Elhanyagolható (ausztenites) |
| Alumínium 6061 | 2.7 | 167 | Nem mágneses |
| Sárgaréz C360 | 8.5 | 116 | Nem mágneses |
A 304-es rozsdamentes acél akkor előnyös, ha az elektromágneses árnyékolás és a korrózióállóság kritikus fontosságú, mivel nem mágneses jellege nem torzítja az állandó mágneses teret. Alumínium 6061 kínál a 167 W/mK hővezető képesség , amely több mint tízszerese a rozsdamentes acélénak, így a legjobb választás nagyáramú drónmotorokhoz, ahol a tekercs hőmérséklet-emelkedése alatt kell maradnia. 15 fok C ambient felett.
Kritikus mérettűrések és a csapágyülés pontossága
A héj a csapágyrendszer elsődleges helymeghatározója. Bármilyen eltérés a csapágyülésben közvetlenül tengelykiütést és akusztikus zajt eredményez. A fenti tűréshatárok kötelezőek a fent működő mikromotorokhoz 10.000 RPM .
- A csapágyülés belső átmérőjének tűréshatára plusz 0,005 mm - plusz 0,012 mm a csapágy külső gyűrűje felett, biztosítva a könnyű préselést a futópálya deformációja nélkül.
- Az első és a hátsó csapágyfuratok koaxialitása nem haladja meg 0,015 mm TIR . A 0,03 mm-es eltérés a tengely dőlését okozza, ami növeli a hallható zajt 4-6 dB .
- A héj belső furatának kereksége 0,008 mm vagy jobb az egyenletes légrés fenntartása. A 0,025 mm-es gömbölyűségi hiba a forgatónyomaték hullámzását okozza 8% névleges nyomaték.
- Teljes héjhosszúság tűrés plusz mínusz 0,03 mm a csapágyak tengelyirányú előfeszítésének ingadozásának megakadályozására a zárósapka krimpelése vagy pattintógyűrű beszerelése után.
Egy gyártási sorozat 20.000 rozsdamentes acél héj többállomásos átviteli szerszám használatával Cpk-t tartott fenn 1.67 a csapágyfurat átmérőjére, bizonyítva, hogy a mélyhúzás következetesen felülmúlja a CNC esztergálást a nagy térfogatú, kis átmérőjű alkatrészek feldolgozási képességében.
Hőkezelés a héj falvastagságán keresztül
A héj a mikromotor elsődleges hűtőbordájaként működik. A falvastagság csökkentése javítja a hővezetést azáltal, hogy csökkenti a vezető hőellenállást. Amikor a kefés motor eloszlik 2 Watt folyamatosan, a hőmérsékletesés egy 0,5 mm-es rozsdamentes acél héjon kb 12 fok C , míg a 0,3 mm-es héj csökkenti ezt a csökkenést 7 C fok , a belső tekercs hőmérsékletét a szigetelési osztály határértéke alatt tartva 130 fok C .
Alumínium héjak falvastagsággal 0,4 mm és a fekete eloxált felület hőt sugároz 22%-kal hatékonyabban mint a csupasz rozsdamentes acél, amint azt infravörös hőképezés igazolja állandósult állapotban. Az anódréteg a felületi emissziós tényezőt kb 0,2-0,85 , lehetővé téve a motor működését 9 fokkal hűvösebb zárt házban.
Gyártási folyamatok összehasonlítása
A mélyhúzás, a CNC esztergálás és a fém fröccsöntés mindegyike mikromotorhéjat hoz létre, de ezek pontossága és költségprofilja erősen különbözik. Az alábbi táblázat felvázolja gyakorlati korlátaikat.
| Folyamat | Minimális falvastagság | Elérhető kerekség | Éves mennyiség alkalmassága |
|---|---|---|---|
| Precíziós mélyrajzolás | 0,15 mm | 0,005 mm és 0,010 mm között | 50 000 egység felett |
| CNC svájci esztergálás | 0,25 mm | 0,003 mm és 0,008 mm között | Prototípus 5000 egységig |
| Fém fröccsöntés | 0,35 mm | 0,010 mm és 0,025 mm között | 20 000-100 000 egység |
A mélyhúzás biztosítja a legvékonyabb héjakat a legalacsonyabb darabonkénti költséggel, miután a progresszív szerszámok amortizálódnak, míg a svájci esztergálás továbbra is nélkülözhetetlen a nagy pontosságú prototípusok vagy kis térfogatú speciális motorok számára, amelyeknél kisebb kerekítés szükséges. 0,005 mm .
Felületkezelések és korrózióvédelem
A mikromotor héjak gyakran működnek magas páratartalmú vagy sópermetes környezetben. A megfelelő felületkezelés megakadályozza a lyukképződést, és megőrzi az orvosi és fogyasztói eszközök által megkövetelt tiszta esztétikát.
Elektropolírozás rozsdamentes acélhoz
Az elektropolírozás eltávolítja a felületi réteget 0,005 mm to 0.010 mm és passzív króm-oxid filmet hagy maga után. Az így kezelt héj kibírja 500 óra sópermet ASTM B117 szerint vörös rozsda nélkül, összehasonlítva 120 óra rajzolt héjhoz.
Eloxálás alumíniumhoz
II típusú kénes eloxálási építmények a 5-15 mikrométer vastag oxidréteg, amely a felületet kb 300 HV . Ez a réteg elektromos szigetelőként is működik, fölötte dielektromos áttörési feszültséggel 500 V , megakadályozza a rövidzárlatot, ha egy belső tekercsvezeték érintkezik a héjjal.
Szerelvényintegráció és csapágyrögzítés
A héj végső funkciója a motoregység összetartása. Két fő módszer rögzíti a csapágyat és a végsapkát, és mindegyik eltérően befolyásolja a héj feszültségi állapotát.
- Hőre zsugorodó illesztés felmelegíti a héjat 120 fok C , lehetővé téve a csapágy nulla erővel történő beesését. Amikor a héj lehűl, összehúzódik és egyenletes sugárirányú összenyomást fejt ki 15-25 MPa a csapágy külső gyűrűjén, rögzítőgyűrű nélkül rögzítve.
- Krimpelés vagy hengerlés a nyitott végén lévő ajak megtartja a véglemezt. A préselési erő nem haladhatja meg a héj folyáshatárát 205 MPa 304-es rozsdamentes acél esetében, különben a héj befelé görbül és becsíp a rotort.
Nem megfelelő zsugor illesztés, ahol a héj túlmelegedett 200 fok C a sárgaréz vagy alumínium szemcseszerkezetének tartós megpuhulását okozza, ami csökkenti a héj karikaszilárdságát 18% és utána csapágy-kilépéshez vezet 1000 termikus ciklus .
