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Wir stellen Beispiele für die Motoranpassung vor (1)

Was ist ein Motor, der im Vakuum verwendet wird? Erläutern von Anwendungsbeispielen und Vorteilen

Wussten Sie, dass Motoren in einer Vakuumumgebung eingesetzt werden?
In einer Vakuumumgebung können spezielle Bearbeitungs- und Fertigungsverfahren durchgeführt werden, die in der Atmosphäre nicht durchgeführt werden können. Daher werden Motoren in vielen Fällen in einer Vakuumumgebung am Boden eingesetzt.

Darüber hinaus wird erwartet, dass das Raumfahrtgeschäft in Zukunft rasch expandiert, neue Arbeitsplätze schafft, neue Innovationen fördert und auch die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen, die unser Leben verbessern, zunehmen wird.

Allerdings unterscheidet sich die Vakuumumgebung völlig von der Umgebung, in der wir leben.

Dieses Mal stellen wir die Arten von Vakuumumgebungen, Anwendungen und Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung des Motors sowie Beispiele für kundenspezifische Anpassungen in unserem Unternehmen vor.

1. Was ist ein Vakuum?

Ein Vakuum ist ein mit Gas gefüllter Raum, dessen Druck unter dem normalen Atmosphärendruck liegt. Vakuum spielt in vielen Bereichen eine wichtige Rolle, darunter in der Wissenschaft, im Ingenieurwesen und in der Medizin.

In der Wissenschaft wird es zur Untersuchung von Atomen und Molekülen verwendet.
In der Technik wird Vakuum zur Herstellung von Materialien wie Halbleitern und Solarzellen sowie zur Herstellung elektronischer Komponenten eingesetzt.
Im medizinischen Bereich werden Vakuumgeräte zur Untersuchung lebenden Gewebes, zur Konservierung von Blut und Gewebe sowie zur Sterilisation chirurgischer Instrumente eingesetzt.

Art des Vakuums

absolutes Vakuum

Vakuum ist auch ein wichtiges Konzept in der Physik. In der klassischen Theorie ist ein absolutes Vakuum ein Zustand, in dem sich keine Moleküle im Raum befinden. Obwohl der Weltraum angeblich ein Vakuum ist, gibt es tatsächlich Spuren von Molekülen im Weltraum, es handelt sich also nur um einen virtuellen Zustand und einen Raum, der nicht existiert.

Unterdruck

Unter Unterdruck versteht man einen Zustand, in dem der atmosphärische Druck niedriger ist als der normale atmosphärische Druck auf der Erde (nahe dem Meeresspiegel = 1 Atmosphäre). JIS (Japanese Industrial Standards) definiert vier Stufen: Niedrigvakuum, Mittelvakuum, Hochvakuum und Ultrahochvakuum.

  • Niedrigvakuum: Wird als Vakuumverpackung und bei der Herstellung von Vakuumröhren und elektronischen Bauteilen verwendet.
  • Mittleres Vakuum: Wird zur Herstellung von Materialien wie Halbleitern und Solarzellen verwendet.
  • Hochvakuum: Wird zur Herstellung von Geräten wie Lasern und Elektronenmikroskopen verwendet.
  • Ultrahochvakuum: Wird für die Erforschung von Atomen und Molekülen verwendet.

Unterdruck

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2. Welche Anwendungen erfordern eine Vakuumumgebung?

Bisher haben wir das Vakuum erklärt, aber Motoren werden in Geräten verwendet, die diese Vakuumumgebung nutzen, und in Geräten, die im Weltraum eingesetzt werden.

Beispiel 1: Fall einer Vakuum-Dünnfilm-Bildungsanlage

Geräte zur Vakuumdünnschichtbildung werden zur Bildung dünner Schichten aus Metallen, Keramik, Halbleitern, organischen Materialien usw. verwendet.
Dünne Filme werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Halbleiterbauelemente, Solarzellen, Displays und optische Geräte.

Der Grund, warum Vakuum-Dünnfilmbildungsgeräte eine Vakuumumgebung benötigen, besteht darin, Luftmoleküle zu entfernen, die die Bewegung von Atomen und Molekülen stören, die für das Dünnfilmwachstum erforderlich sind.
In einer Vakuumumgebung ist es aufgrund des niedrigeren Atmosphärendrucks weniger wahrscheinlich, dass Atome und Moleküle miteinander kollidieren. Dies erleichtert Atomen und Molekülen das Anhaften an den gewünschten Stellen und ermöglicht die Bildung gleichmäßiger, hochwertiger dünner Filme.

Anwendungsbeispiele für Geräte zur Vakuum-Dünnfilmbildung

  • Halbleiterbauelemente wie Transistoren, Dioden und Kondensatoren (zur Leistungsverbesserung und Miniaturisierung)
  • Solarzellen (um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln)
  • Displays wie Flüssigkristalldisplays und organische EL (zur Verbesserung der Bildqualität und Reduzierung der Dicke)
  • Optische Geräte wie Laser und optische Fasern (zur Leistungssteigerung und Miniaturisierung)
  • Energiegeräte wie Solarzellen, Brennstoffzellen und Leuchtdioden (LEDs) (zur Verbesserung von Leistung und Effizienz)
  • Schutzbeschichtungen auf Materialien wie Metallen, Keramik und Kunststoffen (zum Schutz vor Abrieb, Korrosion und UV-Strahlung)
  • Dekorative Beschichtungen auf Materialien wie Glas, Kunststoff und Metall (um Schönheit, Haltbarkeit und Funktionalität zu verleihen)

Beispiel 2: Gerätekoffer für die Vakuummetallurgie

Vakuummetallurgiegeräte sind Geräte zum Schmelzen und Erstarren von Metallen im Vakuum.

Der Grund, warum metallurgische Geräte eine Vakuumumgebung benötigen, ist
„Durch die Entfernung von Verunreinigungen aus der Atmosphäre können wir die Oxidation von Metallen und die Verunreinigung durch Verunreinigungen unterdrücken.“
„Im Vakuum erhöht sich die Erstarrungsgeschwindigkeit von Metall, sodass Metallprodukte mit feinen und gleichmäßigen Kristallkörnern hergestellt werden können.“
„Die beim Erstarren entstehenden Luftblasen werden kleiner, was die Festigkeit und Qualität des Metalls verbessert.“
Denn es gibt Vorteile wie
Ist.

Anwendungsbeispiele für Vakuummetallurgiegeräte

  • Herstellung aus hochwertigem Stahl
  • Herstellung von Hochtemperaturlegierungen
  • Herstellung von Halbleitermaterialien
  • magnetisches Material
  • Herstellung supraleitender Materialien

Beispiel 3: Beschleunigergehäuse

Ein Beschleuniger ist ein Gerät, das Teilchen wie Elektronen und Protonen Energie verleiht und sie auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt.
Beschleuniger müssen in einer Vakuumumgebung betrieben werden. Dies liegt daran, dass Teilchen Energie verlieren, wenn sie im Beschleuniger mit Molekülen in der Luft kollidieren.

In einer Vakuumumgebung können Kollisionen zwischen Partikeln und Molekülen in der Luft vermieden und Partikel auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden.
Beschleuniger werden für die Forschung in verschiedenen Bereichen wie Physik, Chemie, Biologie und Medizin eingesetzt.

Es wird auch in der medizinischen Diagnose und Strahlentherapie eingesetzt und ist beispielsweise bei der Teilchenstrahltherapie nützlich.

Anwendungsbeispiele für Vakuummetallurgiegeräte

  • Studium der Struktur der Materie
  • Entwicklung neuer Substanzen
  • medizinische Diagnose
  • Strahlentherapie
  • Kernfusionsforschung

Beispiel 4: Beispiel für den Einsatz von Motoren im Weltraum

Im Weltraum werden Motoren zum Betrieb vieler Geräte auf künstlichen Satelliten und Raumfahrzeugen eingesetzt.

Anwendungsbeispiele im Weltraum

  • Roboterarm:
    Es wird von einem Motor gesteuert und kann ferngesteuert werden, beispielsweise zum Greifen und Freigeben von Objekten außerhalb des Raumfahrzeugs.
  • Antenne:
    Es wird von Satelliten und Raumfahrzeugen zur Kommunikation mit der Erde und anderen Raumfahrzeugen verwendet. Motoren werden verwendet, um Satelliten und Raumfahrzeuge so auszurichten, dass sie ordnungsgemäß mit der Erde und anderen Raumfahrzeugen kommunizieren können.
  • Solaranlage:
    Wird zum Antrieb von Satelliten und Raumfahrzeugen verwendet. Es wird von einem Motor so gesteuert, dass es in Richtung der Sonne ausgerichtet ist, damit es möglichst viel Sonnenlicht einfangen kann.
  • Triebwerk:
    Ein Triebwerk zur Steuerung der Umlaufbahn eines künstlichen Satelliten oder Raumfahrzeugs. Diese Antriebe bestehen aus einer von einem Motor angetriebenen Düse.
    Wenn ein Motor eine Düse antreibt, wird Hochdruckgas aus der Düse ausgestoßen, das für Schub sorgt und den Satelliten oder das Raumfahrzeug beschleunigt.
  • Reaktionsrad:
    Es spielt eine wichtige Rolle bei der Lage- und Flugbahnkontrolle und besteht aus einer Reihe von Rädern, die von Motoren gedreht werden. Satelliten und Raumfahrzeuge erfordern eine präzise Lagekontrolle.
    Wenn beispielsweise ein Raumschiff in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden muss, kann ein rotierender Teil des Reaktionsrads die Rotationsbewegung des Raumschiffs steuern. Es wird auch zur Feinabstimmung der Umlaufbahn und zum Anfahren bestimmter Positionen verwendet.


Dies sind nur Beispiele, aber Motoren sind wesentliche Geräte für den Betrieb von Raumfahrzeugen und künstlichen Satelliten. Sie arbeiten auch in rauen Umgebungen zuverlässig und präzise und spielen eine wesentliche Rolle für den Missionserfolg.

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3. Welche Vorteile bietet der Einsatz eines Vakuummotors?

Früher wurde bei der Verwendung eines Motors zum Bewegen eines Objekts in einer Vakuumumgebung eine Vakuumeinleitungsmaschine (Rotationseinleitungsmaschine) verwendet, um die Bewegung des externen Motors in die Vakuumkammer (einen Raum, der einen Vakuumzustand aufrechterhält) zu übertragen .
Es gab jedoch Probleme, wie zum Beispiel, dass die Vakuumeinführmaschine viel Platz benötigte und viel Platz einnahm.

Vakuummotoren können direkt in einer Vakuumumgebung installiert und verwendet werden, wodurch ein Vakuumeinleitungsgerät überflüssig wird und die Ausrüstung kompakter wird.

Vakuummotor

4. Vorsichtsmaßnahmen bei Verwendung des Motors im Vakuum

Jetzt erkläre ich die Vorsichtsmaßnahmen, die beim Einsatz des Motors unter Vakuumbedingungen zu treffen sind.

Gefahr eines Temperaturanstiegs

Wenn Strom durch die Motorwicklungen fließt, erhöht sich die Temperatur der Wicklungen. In der Atmosphäre entweicht Wärme durch Luftkonvektion, aber im Vakuum, wo keine Luft vorhanden ist, steigt die Temperatur deutlich an. Aus diesem Grund sind Maßnahmen gegen die Hitzeentwicklung wichtig.

Der Vakuum-Schrittmotor von SANYO DENKI CO., LTD.

  • Hergestellt aus Materialien, die hohen Temperaturen standhalten (kann kontinuierlich bei 200℃ verwendet werden).

Gefahr der Ausgasung (freigesetztes Gas)

Schmieröl und Kühlöl verdampfen im Vakuum. Wenn flüchtiges Öl in das Vakuum diffundiert, haftet es an den Oberflächen der Vakuumpumpe und der Vakuumkammer, was zu einem Leistungsabfall führt.
Wenn außerdem das Schmieröl verdunstet, sind die Oberflächen von Teilen wie Lagern und Zahnrädern nicht mehr geschmiert.

Darüber hinaus werden bei Standardmotoren der Flansch und die Endhalterung im Druckgussverfahren hergestellt (eine Technologie, bei der geschmolzene Nichteisenmetalllegierungen unter hohem Druck in eine Form eingespritzt werden, um das Produkt zu formen). Allerdings verbleibt bei dieser Methode feine Luft an der Oberfläche, was zu Ausgasungen führt.

Der Vakuum-Schrittmotor von SANYO DENKI CO., LTD.

  • Es wird kein in Standardmotoren verwendetes Rostschutzöl verwendet.
  • Es werden keine Lacke oder Lösungsmittel verwendet, die zu Ausgasungen führen.
  • Vor dem Zusammenbau werden die Teile ausgeheizt, um möglichst viele Ausgasungen zu entfernen, und anschließend gereinigt und zusammengebaut.
    (Die Backbehandlung ist ein Prozess, bei dem feuchtigkeitshaltige Gasmoleküle durch Erhitzen der Oberfläche entfernt werden.)
  • Die Flansche und Endhalterungen sind nicht aus Druckguss, sondern aus einem Aluminiumblock gefräst.
  • Für Kugellager wird Vakuumfett verwendet, das sich nur schwer verflüchtigt.

Darüber hinaus passen wir die Lager beim Einsatz in einer Ultrahochvakuumumgebung individuell an, indem wir Feststoffschmierung verwenden (nur der Innenring, der Außenring und die Kugeln des Kugellagers sind beschichtet).

Motorzuverlässigkeit

Ein Motorausfall in einer Vakuumumgebung kann zu ernsthaften Problemen führen. Insbesondere bei Anwendungen, bei denen eine Reparatur oder ein Austausch schwierig ist, ist eine äußerst hohe Zuverlässigkeit erforderlich.

Der Vakuum-Schrittmotor von SANYO DENKI CO., LTD.

  • Wir berücksichtigen den Wärmeausdehnungskoeffizienten jedes Teils und verwenden Materialien mit ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten für Stator und Flansch, um beispielsweise die Montagegenauigkeit auch bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten.

Motoreffizienz

Motoren, die in einer Vakuumumgebung betrieben werden, haben Schwierigkeiten, Wärme abzuleiten. Daher ist es wichtig, ein hohes Drehmoment mit möglichst wenig Leistung zu erzeugen. Daher ist es notwendig, einen Motor mit hohem Wirkungsgrad zu wählen.

Der Vakuum-Schrittmotor von SANYO DENKI CO., LTD.

  • Entwickelt, um Verluste aufgrund des Wicklungsstroms zu minimieren.
  • Entwickelt, um Verluste im Motorkern zu minimieren.

5. Vorstellung der Vakuum-Schrittmotoren von SANYO DENKI CO., LTD. (2-phasig/5-phasig)

SANYO DENKI CO., LTD. Vakuum-Schrittmotor

Merkmale

  • Hierbei handelt es sich um einen Schrittmotor, der direkt in einer Vakuumumgebung angetrieben werden kann, ohne dass ein Vakuumeinführer erforderlich ist.
  • Hierbei handelt es sich um einen Aktuator, der für Vakuumumgebungen geeignet ist und eine einfache, hochpräzise Positionierungssteuerung ermöglicht.
  • Es kann an eine Vielzahl von Umgebungsdrücken angepasst werden, von Niedrigvakuum bis Ultrahochvakuum.
  • Die hitzebeständige Temperatur beträgt 200℃.

Ungefährer Druck, der verwendet werden kann

Ungefährer Druck, der verwendet werden kann

Zweck

Halbleiterfertigungsanlagen, Elektronenmikroskope, Beschleuniger, Synchrotronstrahlungsanalysatoren, Roboterarme für Raumfahrzeuge usw.

Motorgröße

□42 mm~□86 mm
Wir können Motoren liefern, die vollständig an die Bedürfnisse des Kunden angepasst sind. Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Details.

Anpassbarkeit

Die Nutzungsumgebung im Vakuum variiert je nach Kunde.
Bei SANYO DENKI CO., LTD. können wir je nach Kundenwunsch verschiedene Anpassungen durchführen. Nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf.

Beispiele für die Anpassungsergebnisse von SANYO DENKI CO., LTD.:

  • Anpassung von Halbleiter-Wafer-Inspektionsgeräten/Kabelmaterial
  • Roboterarm für Raumstation/vollständige Individualisierung
  • Anpassung an Vakuumverdampfungsausrüstung/Getriebeschrittmotor
  • Anpassung an Elektronenmikroskop/Getriebeschrittmotor
  • Strahlungsverträgliche Anpassung für Geräte/Schrittmotoren im Zusammenhang mit der Kernenergie
  • Anpassung an LCD-Sputtergeräte/Getriebeschrittmotoren usw.

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Zusammenarbeit: SANYO DENKI CO., LTD. Abteilung für Servosysteme 1, Vertriebszentrale, Servosystem-Geschäftsgruppe

Veröffentlichungsdatum:

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