Ngày nay, trong các ứng dụng thực tế, động cơ siêu nhỏ đã phát triển từ việc chỉ điều khiển khởi động và cấp nguồn đơn giản trong quá khứ đến việc điều khiển chính xác tốc độ, vị trí, mô-men xoắn, v.v., đặc biệt là trong tự động hóa công nghiệp, tự động hóa văn phòng và tự động hóa gia đình. Hầu hết đều sử dụng các sản phẩm tích hợp cơ điện kết hợp công nghệ động cơ, công nghệ vi điện tử và công nghệ điện tử công suất. Điện tử hóa là xu hướng tất yếu trong sự phát triển của động cơ siêu nhỏ và động cơ đặc biệt.
Công nghệ động cơ siêu nhỏ hiện đại tích hợp nhiều công nghệ cao như động cơ, máy tính, lý thuyết điều khiển và vật liệu mới, đang dần chuyển từ lĩnh vực quân sự và công nghiệp sang đời sống thường nhật. Do đó, sự phát triển của công nghệ động cơ siêu nhỏ phải thích ứng với nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp trụ cột và các ngành công nghệ cao.
Các kịch bản sử dụng rộng rãi hơn:
1. Động cơ siêu nhỏ cho thiết bị gia dụng
Để liên tục đáp ứng yêu cầu của người dùng và thích ứng với nhu cầu của thời đại thông tin, nhằm đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng, tiện nghi, kết nối, thông minh, và thậm chí cả các thiết bị mạng (thiết bị thông tin), chu kỳ thay thế thiết bị gia dụng diễn ra rất nhanh, và các yêu cầu cao được đặt ra cho các động cơ hỗ trợ. Các yêu cầu bao gồm hiệu suất, độ ồn thấp, độ rung thấp, giá thành thấp, tốc độ điều chỉnh được và tính thông minh. Động cơ siêu nhỏ được sử dụng trong thiết bị gia dụng chiếm 8% tổng số động cơ siêu nhỏ: bao gồm máy điều hòa, máy giặt, tủ lạnh, lò vi sóng, quạt điện, máy hút bụi, máy vắt nước nóng lạnh, v.v. Nhu cầu hàng năm trên thế giới là từ 450 đến 500 triệu đơn vị (bộ). Loại động cơ này không mạnh lắm nhưng có nhiều chủng loại. Xu hướng phát triển của động cơ siêu nhỏ cho thiết bị gia dụng bao gồm:
① Động cơ không chổi than nam châm vĩnh cửu sẽ dần thay thế động cơ không đồng bộ một pha;
② Thực hiện thiết kế tối ưu hóa và nâng cao chất lượng cũng như hiệu quả sản phẩm;
③Áp dụng cấu trúc và quy trình mới để nâng cao hiệu quả sản xuất.
2. Động cơ siêu nhỏ cho ô tô
Các động cơ siêu nhỏ dùng trong ô tô chiếm 13%, bao gồm máy phát khởi động, động cơ gạt nước, động cơ điều hòa không khí và quạt làm mát, động cơ đồng hồ tốc độ điện tử, động cơ nâng hạ kính cửa, động cơ khóa cửa, v.v. Năm 2000, sản lượng ô tô toàn cầu khoảng 54 triệu chiếc, và mỗi chiếc xe cần trung bình 15 động cơ, vì vậy thế giới cần 810 triệu động cơ.
Những điểm mấu chốt trong việc phát triển công nghệ động cơ siêu nhỏ cho ô tô là:
①Hiệu suất cao, sản lượng lớn, tiết kiệm năng lượng
Hiệu suất hoạt động của nó có thể được cải thiện thông qua các biện pháp như lựa chọn vật liệu từ tính tốc độ cao, hiệu năng cao, phương pháp làm mát hiệu quả cao và nâng cao hiệu suất bộ điều khiển.
②Thông minh
Việc ứng dụng công nghệ thông minh vào động cơ và bộ điều khiển ô tô giúp xe vận hành tối ưu nhất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.
3. Động cơ siêu nhỏ dùng cho hệ thống truyền động và điều khiển điện công nghiệp.
Loại động cơ siêu nhỏ này chiếm 2%, bao gồm các máy công cụ CNC, tay máy, robot, v.v. Chủ yếu là động cơ servo AC, động cơ bước công suất lớn, động cơ DC tốc độ rộng, động cơ không chổi than AC, v.v. Loại động cơ này có nhiều chủng loại và yêu cầu kỹ thuật cao. Đây là loại động cơ có nhu cầu tăng nhanh.
Xu hướng phát triển động cơ siêu nhỏ
Sau khi bước sang thế kỷ 21, sự phát triển bền vững của nền kinh tế thế giới đang đối mặt với hai vấn đề then chốt – năng lượng và bảo vệ môi trường. Một mặt, cùng với sự tiến bộ của xã hội loài người, yêu cầu về chất lượng cuộc sống ngày càng cao, và nhận thức về bảo vệ môi trường cũng ngày càng mạnh mẽ hơn. Động cơ điện không chỉ được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp công nghiệp và khai thác mỏ, mà còn trong các ngành thương mại và dịch vụ. Đặc biệt, ngày càng nhiều sản phẩm động cơ điện thâm nhập vào đời sống gia đình, do đó, sự an toàn của động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của con người và tài sản; rung động, tiếng ồn, nhiễu điện từ sẽ trở thành mối nguy hại cho cộng đồng, gây ô nhiễm môi trường; hiệu suất của động cơ liên quan trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải độc hại, vì vậy các yêu cầu quốc tế đối với các chỉ tiêu kỹ thuật này ngày càng khắt khe hơn, thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp động cơ trong và ngoài nước, từ cấu trúc động cơ, nghiên cứu tiết kiệm năng lượng đã được thực hiện trên nhiều khía cạnh như công nghệ, vật liệu, linh kiện điện tử, mạch điều khiển và thiết kế điện từ. Trên cơ sở hiệu suất kỹ thuật vượt trội, thế hệ sản phẩm động cơ siêu nhỏ mới cũng sẽ thực hiện các chính sách liên quan nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Các tiêu chuẩn quốc tế thúc đẩy sự tiến bộ của các công nghệ liên quan, chẳng hạn như công nghệ dập động cơ mới, thiết kế cuộn dây, cải tiến cấu trúc thông gió và vật liệu có độ từ thẩm cao tổn hao thấp, vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, công nghệ giảm tiếng ồn và rung động, công nghệ điện tử công suất, công nghệ điều khiển và công nghệ giảm nhiễu điện từ cùng các nghiên cứu ứng dụng khác.
Trên cơ sở xu hướng toàn cầu hóa kinh tế đang tăng tốc, các quốc gia ngày càng chú trọng đến hai vấn đề lớn là tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, việc trao đổi và hợp tác kỹ thuật quốc tế đang được tăng cường, và tốc độ đổi mới công nghệ đang tăng nhanh, xu hướng phát triển của công nghệ động cơ siêu nhỏ là:
(1) Áp dụng các công nghệ cao và mới và phát triển theo hướng điện tử;
(2) Hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và phát triển xanh;
(3) Phát triển hướng tới độ tin cậy cao và khả năng tương thích điện từ;
(4) Phát triển theo hướng tiếng ồn thấp, độ rung thấp, chi phí và giá thành thấp;
(5) Phát triển theo hướng chuyên môn hóa, đa dạng hóa và trí tuệ.
Ngoài ra, động cơ siêu nhỏ và động cơ đặc biệt đang phát triển theo hướng mô đun hóa, kết hợp, tích hợp điện cơ thông minh và không chổi than, không lõi sắt và từ hóa vĩnh cửu. Điều đáng chú ý là với sự mở rộng lĩnh vực ứng dụng của động cơ siêu nhỏ và động cơ đặc biệt, tác động đến môi trường cũng thay đổi, khiến các động cơ nguyên lý điện từ truyền thống không còn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu. Việc sử dụng những thành tựu mới trong các lĩnh vực liên quan, bao gồm các nguyên lý và vật liệu mới, để phát triển động cơ siêu nhỏ không dựa trên nguyên lý điện từ đã trở thành một hướng quan trọng trong phát triển động cơ.
Thời gian đăng bài: 01/12/2023