Mikromoottorin kuori, jonka seinämän paksuus 0,3 mm ja pyöreyden toleranssi sisällä 0,01 mm vähentää suoraan roottorin epätasapainoa ja toimintamelua. Käyttämällä syvävedettyä ruostumatonta terästä 304 olevaa kuorta saavutetaan laakerin istukan koaksiaalisuus 0,02 mm , joka vähentää tärinän amplitudia 30 % verrattuna tavallisiin CNC-sorvatuihin alumiinikuoriin, mikä varmistaa vakaan ilmavälin ja pidemmän harjan käyttöiän ytimettömissä ja askelmoottoreissa.
Materiaalin valinta Mikromoottorin kuoret
Kuorimateriaali säätelee magneettista suorituskykyä, lämmönpoistoa ja korroosionkestävyyttä. Alla olevassa taulukossa verrataan kolmea yleisintä pienoismoottorien koteloissa käytettyä metallia.
| Materiaali | Tiheys (g per kuutiosenttimetri) | Lämmönjohtavuus (W per mK) | Magneettinen läpäisevyys |
|---|---|---|---|
| Ruostumaton teräs 304 | 7.9 | 16 | Vähäinen (austeniittinen) |
| Alumiini 6061 | 2.7 | 167 | Ei-magneettinen |
| Messinkiä C360 | 8.5 | 116 | Ei-magneettinen |
Ruostumaton teräs 304 on suositeltava, kun sähkömagneettinen suojaus ja korroosionkestävyys ovat kriittisiä, koska sen ei-magneettinen luonne ei vääristä kestomagneettikenttää. Alumiini 6061 tarjoaa a 167 W per mK lämmönjohtavuus , joka on yli kymmenen kertaa ruostumattomaan teräkseen verrattuna, joten se on paras valinta korkeavirtaisille drone-moottoreille, joissa kelan lämpötilan nousun on pysyttävä alle 15 astetta C ambientin yläpuolella.
Kriittiset mittatoleranssit ja laakerin istukan tarkkuus
Kuori on laakerijärjestelmän ensisijainen paikannus. Kaikki poikkeamat laakerin istukassa johtavat suoraan akselin vääntymiseen ja akustiseen ääneen. Seuraavat toleranssit ovat pakollisia edellä käyvälle mikromoottorille 10 000 RPM .
- Laakerin istukan sisähalkaisijan toleranssi plus 0,005 mm plus 0,012 mm laakerin ulkorenkaan yläpuolelle, mikä varmistaa kevyen puristussovituksen ilman kulkuradan muodonmuutoksia.
- Etu- ja takalaakerien koaksiaalisuus ei ylitä 0,015 mm TIR . 0,03 mm:n yhteensopimattomuus aiheuttaa akselin kallistuksen, mikä lisää kuultavissa olevaa melua 4-6 dB .
- Kuoren sisäreiän pyöreys 0,008 mm tai parempi säilyttää tasainen ilmaväli. 0,025 mm:n pyöreysvirhe saa aikaan vääntömomentin värähtelyn 8 % nimellisvääntömomentista.
- Kuoren kokonaispituuden toleranssi plus miinus 0,03 mm estämään laakereiden aksiaalisen esijännityksen vaihtelu päätykannen puristamisen tai napsautusrenkaan asennuksen jälkeen.
Tuotantosarja 20 000 ruostumatonta terästä käyttämällä moniasemaista siirtosuutinta säilytti Cpk:n 1.67 laakerin reiän halkaisijaan, mikä osoittaa, että syväveto voi jatkuvasti päihittää CNC-sorvauksen prosessikapasiteetissa suurikokoisten, halkaisijaltaan pienien osien osalta.
Lämmönhallinta kuoren seinämän paksuuden kautta
Kuori toimii mikromoottorin ensisijaisena jäähdytyselementtinä. Seinämän paksuuden pienentäminen parantaa lämmönjohtavuutta alentamalla johtavaa lämpövastusta. Kun harjattu moottori hajoaa 2 wattia jatkuvasti, lämpötilan pudotus 0,5 mm:n ruostumattoman teräskuoren yli on noin 12 astetta C , kun taas 0,3 mm:n kuori vähentää pudotusta 7 astetta C , pitäen sisäisen käämin lämpötilan eristysluokan rajan alapuolella 130 astetta C .
Alumiinikuoret, joiden seinämän paksuus 0,4 mm ja musta anodisoitu viimeistely säteilevät lämpöä 22 % tehokkaammin kuin paljaasta ruostumattomasta teräksestä, mikä on vahvistettu infrapunalämpökuvauksella vakaassa tilassa. Anodinen kerros lisää pinnan emissiokykyä noin 0,2 - 0,85 , jolloin moottori voi käydä 9 astetta viileämpää suljetussa kotelossa.
Valmistusprosessien vertailu
Syväveto, CNC-sorvaus ja metallin ruiskupuristus tuottavat kumpikin mikromoottorin kuoria, mutta niiden tarkkuus ja kustannusprofiilit vaihtelevat jyrkästi. Alla olevassa taulukossa esitetään niiden käytännön rajat.
| Prosessi | Pienin seinän paksuus | Saavutettavissa oleva pyöreys | Vuosittaisen volyymin sopivuus |
|---|---|---|---|
| Tarkkuus syväpiirustus | 0,15 mm | 0,005 mm - 0,010 mm | Yli 50 000 yksikköä |
| Sveitsin CNC-sorvaus | 0,25 mm | 0,003 mm - 0,008 mm | Prototyyppi 5000 yksikköön |
| Metallin ruiskuvalu | 0,35 mm | 0,010 mm - 0,025 mm | 20 000 - 100 000 yksikköä |
Syväveto tuottaa ohuimmat kuoret alhaisin kappalekohtaisin kustannuksin, kun progressiivinen työkalut on poistettu, kun taas sveitsiläinen sorvaus on edelleen olennaista erittäin tarkoissa prototyypeissä tai pienivolyymissa erikoismoottoreissa, jotka vaativat alle pyöreyden. 0,005 mm .
Pintakäsittelyt ja korroosiosuojaus
Mikromoottorin kuoret toimivat usein ympäristöissä, joissa on korkea kosteus tai suolasuihku. Oikea pintakäsittely ehkäisee kuoppia ja ylläpitää lääkinnällisten ja kuluttajalaitteiden edellyttämää puhdasta estetiikkaa.
Ruostumattoman teräksen sähkökiillotus
Sähkökiillotus poistaa pintakerroksen 0,005 mm to 0.010 mm ja jättää passiivisen kromioksidikalvon. Tällä tavalla käsitelty kuori kestää 500 tuntia suolaa per ASTM B117 ilman punaruostetta verrattuna 120 tuntia piirretylle kuorelle.
Anodisointi alumiinille
Tyypin II rikkianodisointirakenteet a 5-15 mikrometriä paksu oksidikerros, joka kovettaa pinnan noin 300 HV . Tämä kerros toimii myös sähköeristeenä dielektrisen läpilyöntijännitteen yläpuolella 500 V , estää oikosulun, jos sisäinen käämilanka koskettaa vaippaa.
Kokoonpanon integrointi ja laakerien pitäminen
Kuoren viimeinen tehtävä on pitää moottorikokoonpano yhdessä. Kaksi päämenetelmää kiinnittävät laakerin ja päätykannen, ja kumpikin vaikuttaa vaipan jännitystilaan eri tavalla.
- Lämpökutisteliitos lämmittää kuoren 120 astetta C , jolloin laakeri pudota sisään nollavoimalla. Kun kuori jäähtyy, se supistuu ja puristuu tasaisesti säteittäisesti 15-25 MPa laakerin ulkorenkaaseen lukitsemalla sen ilman lukitusrengasta.
- Puristus tai rullaus avoimessa päässä oleva huuli pitää päätylevyn. Puristusvoima ei saa ylittää vaipan myötölujuutta 205 MPa ruostumattomasta teräksestä 304, tai muuten kuori taittuu sisäänpäin ja puristaa roottoria.
Virheellinen kutistesovitus, jossa vaippa on ylikuumentunut 200 astetta C aiheuttaa messingin tai alumiinin raerakenteen pysyvän pehmenemisen, mikä heikentää kuoren vanteen lujuutta 18 % ja joka johtaa laakerin poistoon sen jälkeen 1000 lämpösykliä .
