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航空航天用精密微型电机有什么性能要求?

微型电机的应用范围很广,从输送胰岛素调节血糖的泵,到日常台式打印机上打印纸张的电机。从简单的办公用途到极其危险的环境用途,应用需求也有很大的不同,航空航天和国防应用通常属于后一类,回顾这些严格的要求,举例说明如何在精密微型电机的设计中解决这些问题。

微型电机技术综述

无刷直流通常用于这些应用,主要是因为这些电机的效率高,重量低,步进电机在精度的应用中也有其一席之地,考虑到成本因素这三种技术都很适合航天和国防应用,它们不仅能够适应高性能需求,而且能够适应这个市场的环境方面的要求。在航空航天和国防应用中,所需的温度范围可能很严格,可降至-50摄氏度,也可升至200摄氏度。电机部件必须经过特殊设计,不仅能在极端温度下运行,而且能轻松启动,并在整个工作范围内提供高输出。随着性能材料的进步,特别是电机外壳、专用轴承润滑剂和用于线圈绝缘的塑料,越来越多的电机能在这种环境下正常运转。

除了极端温度外,大多数应用中还需要更高的冲击和振动要求,通用汽车电机设计也在寻求解决这类方案,采用专门设计,以允许微型电机在这些极端环境下运行。经验表明,即使线圈的微小运动也会损坏电机并导致故障,电机设计必须确保电机的关键内部部件(转子、轴、轴承)充分固定,以防止移动,即使在最严重的冲击和振动条件下也是如此。此外,潜在危险材料应用是另一种潜在的电机故障模式,必须在电机设计中加以解决。电机设计寻求将先进的材料与专业设计结合起来密封电机,确保优化的电机可以在这些极端环境下以最高效率安全运行。

微型运动的典型航空航天应用

例如,飞行器上使用各种类型的阀门和执行器来执行各种关键功能,从调节燃料流向发动机到控制进入飞行器环境控制系统的气流。电机在飞行器/车辆系统中的物理位置,通常位于极端环境中,在给定的电机框架尺寸要求最大性能。典型的设计考虑因素包括:1)磁体材料的选择,确保磁体强度不会随着温度的升高而降低;2)叠片材料,确保电机能够承受其暴露的温度范围;3)引线-将电机连接至驱动板的电线,确保其在极冷条件下保持柔韧,并在极热条件下承受熔化注。特氟隆材料通常满足这些要求,但必须考虑对电机的设计特性,确保在飞机/车辆的整个寿命周期内,在宽温度极限条件内高性能运行。

遮阳帘自动化是商用飞机一项创新,旨在为乘客提供易用性,并允许增加对航空公司人员的控制。允许乘客只需按一下按钮就可以升高或降低遮阳板,在为乘客提供便利的同时,允许乘务员统一关闭遮阳板,控制客舱内的环境光线。直流电机的功率密度高、噪声低、温升低而被广泛应用,在没有控制的情况下操作马达的能力是一个明显的优势,高效率和低重量降低了功率/燃油消耗。

在高速/极端振动环境中,精确控制是必不可少的,电机的性能与系统的性能成正比,电机设计中必须考虑到在运行过程中,影响性能的每一个潜在参数。由于它们在小型、低重量设计中提供高功率密度,定制无刷直流电机是这些应用的理想选择,精度是关键目标,编码器反馈通常用于确保正确定位和自校正。

结论

从上述应用中可以明显看出,航天航空市场供应精密电机必须能够为每个特定应用提供定制电机设计,由于这个市场的独特需求,必须彻底了解如何优化需求所规定的特定设计标准,提供多种电机独特技术的能力,分析所有技术和设计的具体需求。航空航天和国防应用已经存在多年,随着技术的进步而不断扩大,满足这个不断发展的市场需求的过程中,改进设计并提供优化的运动控制解决方案将继续是一个挑战。

来源 老赵说制造


发布时间:2020-1-17 阅读:51次