پوسته میکرو موتور با ضخامت دیواره 0.3 میلی متر و تحمل گردی در داخل 0.01 میلی متر به طور مستقیم عدم تعادل روتور و نویز عملیاتی را کاهش می دهد. با استفاده از پوسته فولادی ضد زنگ 304 با کشش عمیق، هم محوری صندلی بلبرینگ به دست می آید. 0.02 میلی متر ، که دامنه ارتعاش را کاهش می دهد 30% در مقایسه با پوسته های آلومینیومی استاندارد CNC تبدیل شده، شکاف هوای پایدار و عمر طولانی برس را در موتورهای بدون هسته و پله تضمین می کند.
انتخاب مواد برای پوسته های میکرو موتور
مواد پوسته عملکرد مغناطیسی، اتلاف گرما و مقاومت در برابر خوردگی را کنترل می کند. جدول زیر سه فلز رایج مورد استفاده در محفظه موتورهای مینیاتوری را با هم مقایسه می کند.
| مواد | چگالی (گرم بر سانتی متر مکعب) | رسانایی حرارتی (W/mK) | نفوذپذیری مغناطیسی |
|---|---|---|---|
| فولاد ضد زنگ 304 | 7.9 | 16 | ناچیز (آستنیتی) |
| آلومینیوم 6061 | 2.7 | 167 | غیر مغناطیسی |
| برنج C360 | 8.5 | 116 | غیر مغناطیسی |
فولاد ضد زنگ 304 زمانی که محافظ الکترومغناطیسی و مقاومت در برابر خوردگی حیاتی است ترجیح داده می شود، زیرا ماهیت غیر مغناطیسی آن باعث ایجاد تحریف در میدان آهنربای دائمی نمی شود. آلومینیوم 6061 ارائه می دهد a 167 وات در هر mK هدایت حرارتی که بیش از ده برابر فولاد ضد زنگ است، و آن را به بهترین انتخاب برای موتورهای پهپاد با جریان بالا تبدیل می کند که دمای سیم پیچ باید کمتر از آن باشد. 15 درجه سانتیگراد بالاتر از محیط
تحمل ابعاد بحرانی و دقت صندلی بلبرینگ
پوسته مکان یاب اولیه برای سیستم بلبرینگ است. هر گونه انحراف در صندلی یاتاقان مستقیماً به خروج شفت و صدای آکوستیک تبدیل می شود. تلورانس های زیر برای میکرو موتوری که در بالا کار می کند اجباری است 10000 دور در دقیقه .
- تحمل قطر داخلی صندلی بلبرینگ به علاوه 0.005 میلی متر به مثبت 0.012 میلی متر بالای حلقه بیرونی یاتاقان، اطمینان از تناسب پرس سبک بدون تغییر شکل مسیر.
- هم محوری حفره های یاتاقان جلو و عقب بیشتر نیست TIR 0.015 میلی متر . عدم تطابق 0.03 میلی متری باعث شیب شافت می شود که نویز شنیداری را افزایش می دهد 4 تا 6 دسی بل .
- پوسته سوراخ داخلی گردی 0.008 میلی متر یا بهتر است یک شکاف هوای یکنواخت را حفظ کنید. خطای گرد بودن 0.025 میلی متر باعث ایجاد موج گشتاور گیره ای می شود 8% گشتاور نامی
- تحمل طول کل پوسته از به علاوه منهای 0.03 میلی متر برای جلوگیری از تغییر پیش بار محوری بر یاتاقان ها پس از چین دادن کلاهک انتهایی یا نصب حلقه گیر.
یک دوره تولید از 20000 پوسته فولادی ضد زنگ با استفاده از یک قالب انتقال چند ایستگاهی، Cpk حفظ شد 1.67 در قطر حفره یاتاقان، نشان می دهد که کشش عمیق می تواند به طور مداوم بر قابلیت تراشکاری CNC برای قطعات با حجم بالا و قطر کوچک غلبه کند.
مدیریت حرارتی از طریق ضخامت دیواره پوسته
پوسته به عنوان هیت سینک اولیه برای یک میکرو موتور عمل می کند. کاهش ضخامت دیواره با کاهش مقاومت حرارتی رسانا، هدایت حرارتی را بهبود می بخشد. هنگامی که یک موتور برس خورده از بین می رود 2 وات به طور مداوم، افت دما در یک پوسته فولاد ضد زنگ 0.5 میلی متر تقریباً است 12 درجه سانتیگراد ، در حالی که یک پوسته 0.3 میلی متری این افت را کاهش می دهد 7 درجه سانتیگراد ، دمای سیم پیچ داخلی را زیر حد کلاس عایق نگه می دارد 130 درجه سانتیگراد .
پوسته های آلومینیومی با ضخامت دیواره 0.4 میلی متر و یک روکش آنودایز مشکی گرما را ساطع می کند 22 درصد کارآمدتر نسبت به فولاد ضد زنگ لخت، همانطور که توسط تصویربرداری حرارتی مادون قرمز در وضعیت پایدار تأیید شده است. لایه آندی گسیل سطح را از تقریباً افزایش می دهد 0.2 تا 0.85 ، به موتور اجازه کار می دهد خنک کننده 9 درجه سانتیگراد در یک مسکن مهر و موم شده
مقایسه فرآیند تولید
کشش عمیق، تراشکاری CNC و قالبگیری تزریقی فلز، هر کدام پوستههای میکروموتور تولید میکنند، اما دقت و مشخصات هزینه آنها به شدت متفاوت است. جدول زیر محدودیت های عملی آنها را نشان می دهد.
| فرآیند | حداقل ضخامت دیوار | گردی قابل دستیابی | تناسب حجم سالانه |
|---|---|---|---|
| طراحی عمیق دقیق | 0.15 میلی متر | 0.005 میلی متر تا 0.010 میلی متر | بالای 50000 واحد |
| تراشکاری CNC سوئیس | 0.25 میلی متر | 0.003 میلی متر تا 0.008 میلی متر | نمونه اولیه به 5000 واحد |
| قالب گیری تزریق فلز | 0.35 میلی متر | 0.010 میلی متر تا 0.025 میلی متر | 20000 تا 100000 واحد |
کشش عمیق نازک ترین پوسته ها را با کمترین هزینه هر قطعه پس از مستهلک شدن ابزار پیشرو ارائه می دهد، در حالی که تراشکاری سوئیسی برای نمونه های اولیه با دقت بالا یا موتورهای تخصصی کم حجم که نیاز به گرد بودن زیر دارند، ضروری است. 0.005 میلی متر .
درمان های سطحی و حفاظت در برابر خوردگی
پوسته های میکرو موتور اغلب در محیط های با رطوبت بالا یا نمک پاش کار می کنند. پرداخت صحیح سطح از ایجاد حفره جلوگیری می کند و زیبایی تمیز مورد نیاز دستگاه های پزشکی و مصرفی را حفظ می کند.
الکترو پولیش برای فولاد ضد زنگ
الکترو پولیش یک لایه سطحی از 0.005 میلی متر to 0.010 mm و یک فیلم اکسید کروم غیرفعال به جا می گذارد. پوسته ای که به این روش درمان می شود مقاومت می کند 500 ساعت نمک پاشی در ASTM B117 بدون زنگ قرمز، در مقایسه با 120 ساعت برای یک پوسته ترسیم شده
آندایزینگ برای آلومینیوم
آندایزینگ سولفوریک نوع II a 5 تا 15 میکرومتر لایه اکسید ضخیم که سطح را تقریباً سخت می کند 300 HV . این لایه همچنین به عنوان یک عایق الکتریکی با ولتاژ شکست دی الکتریک در بالا عمل می کند 500 V جلوگیری از اتصال کوتاه در صورت تماس سیم سیم پیچ داخلی با پوسته.
یکپارچه سازی مونتاژ و حفظ بلبرینگ
عملکرد نهایی پوسته نگه داشتن مجموعه موتور در کنار هم است. دو روش اصلی یاتاقان و کلاهک انتهایی را محکم می کنند و هر کدام به طور متفاوتی بر وضعیت تنش پوسته تأثیر می گذارد.
- اتصالات حرارتی شرینک پوسته را گرم می کند 120 درجه سانتیگراد ، اجازه می دهد یاتاقان با نیروی صفر به داخل بیفتد. هنگامی که پوسته سرد می شود، منقبض می شود و فشرده سازی شعاعی یکنواختی اعمال می کند 15 تا 25 مگاپاسکال روی حلقه بیرونی بلبرینگ، آن را بدون حلقه محکم قفل می کند.
- چین خوردگی یا غلتاندن یک لبه در انتهای باز صفحه انتهایی را حفظ می کند. نیروی چین و چروک نباید از قدرت تسلیم پوسته تجاوز کند 205 مگاپاسکال برای فولاد ضد زنگ 304، در غیر این صورت، پوسته به سمت داخل کمانش می کند و روتور را فشار می دهد.
اتصال نامناسب شرینک در جایی که پوسته بیش از حد گرم شده است 200 درجه سانتیگراد باعث می شود ساختار دانه برنج یا آلومینیوم به طور دائم نرم شود و استحکام حلقه پوسته را کاهش دهد. 18% و منجر به خروج یاتاقان بعد از 1000 سیکل حرارتی .
