Carcasa del micromotor: explicación de las tolerancias ajustadas y de acero inoxidable de 0,3 mm

Selección de materiales para Carcasas de micromotor

El material de la carcasa controla el rendimiento magnético, la disipación de calor y la resistencia a la corrosión. La siguiente tabla compara los tres metales más comunes utilizados en carcasas de motores en miniatura.

Se prefiere el acero inoxidable 304 cuando el blindaje electromagnético y la resistencia a la corrosión son críticos, ya que su naturaleza no magnética no distorsiona el campo magnético permanente. El aluminio 6061 ofrece una Conductividad térmica de 167 W por mK , que es más de diez veces mayor que el acero inoxidable, lo que lo convierte en la mejor opción para motores de drones de alta corriente donde el aumento de temperatura de la bobina debe mantenerse por debajo 15 grados centígrados por encima del ambiente.

Tolerancias dimensionales críticas y precisión del asiento del rodamiento

La carcasa es el localizador principal del sistema de rodamientos. Cualquier desviación en el asiento del rodamiento se traduce directamente en descentramiento del eje y ruido acústico. Las siguientes tolerancias son obligatorias para un micromotor que funciona por encima 10.000 rpm .

• Tolerancia del diámetro interno del asiento del rodamiento de más 0,005 mm hasta más 0,012 mm por encima del aro exterior del rodamiento, asegurando un ajuste ligero a presión sin deformación de la pista de rodadura.
• La coaxialidad de los orificios de los cojinetes delantero y trasero no excede 0,015 mm TIR . Un desajuste de 0,03 mm provoca una inclinación del eje que aumenta el ruido audible en 4 a 6dB .
• Redondez del orificio interior de la carcasa de 0,008 milímetros o mejor para mantener un espacio de aire uniforme. Un error de redondez de 0,025 mm crea una ondulación del par dentado de 8% del par nominal.
• Tolerancia de longitud total de la carcasa de más menos 0,03 mm para evitar la variación de la precarga axial en los rodamientos después del engarzado de la tapa del extremo o la instalación del anillo elástico.

Una tirada de producción de 20.000 proyectiles de acero inoxidable El uso de una matriz de transferencia multiestación mantuvo un Cpk de 1.67 en el diámetro del orificio del rodamiento, lo que demuestra que la embutición profunda puede superar consistentemente al torneado CNC en la capacidad del proceso para piezas de gran volumen y pequeño diámetro.

Gestión térmica a través del espesor de la pared de la carcasa

La carcasa actúa como disipador de calor principal para un micromotor. La reducción del espesor de la pared mejora la conducción térmica al reducir la resistencia térmica conductiva. Cuando un motor con escobillas se disipa 2 vatios continuamente, la caída de temperatura a través de una carcasa de acero inoxidable de 0,5 mm es aproximadamente 12 grados C , mientras que una carcasa de 0,3 mm reduce esa caída a 7 grados C , manteniendo la temperatura del devanado interno por debajo del límite de clase de aislamiento de 130 grados centígrados .

Carcasas de aluminio con un espesor de pared de 0,4 milímetros y un acabado anodizado negro irradia calor 22% más eficiente que el acero inoxidable desnudo, como se verifica mediante imágenes térmicas infrarrojas en condiciones de estado estable. La capa anódica aumenta la emisividad de la superficie de aproximadamente 0,2 a 0,85 , permitiendo que el motor funcione 9 grados centígrados más frío en una carcasa sellada.

Comparación de procesos de fabricación

La embutición profunda, el torneado CNC y el moldeo por inyección de metal producen carcasas de micromotores, pero sus perfiles de precisión y costos difieren marcadamente. La siguiente tabla describe sus límites prácticos.

La embutición profunda ofrece las carcasas más delgadas al menor costo por pieza una vez que se amortiza el herramental progresivo, mientras que el torneado suizo sigue siendo esencial para prototipos de alta precisión o motores especiales de bajo volumen que requieren una redondez inferior. 0,005 milímetros .

Tratamientos Superficiales y Protección contra la Corrosión

Las carcasas de micromotores funcionan con frecuencia en entornos con mucha humedad o niebla salina. El acabado superficial correcto previene las picaduras y mantiene la estética limpia que requieren los dispositivos médicos y de consumo.

Electropulido para Acero Inoxidable

El electropulido elimina una capa superficial de 0,005 milímetros to 0.010 mm y deja una película pasiva de óxido de cromo. Una cáscara tratada de esta manera resiste 500 horas de niebla salina según ASTM B117 sin óxido rojo, en comparación con 120 horas para un caparazón dibujado.

Anodizado para Aluminio

El anodizado sulfúrico tipo II crea una 5 a 15 micrómetros capa gruesa de óxido que endurece la superficie a aproximadamente 300 voltios . Esta capa también actúa como aislante eléctrico, con un voltaje de ruptura dieléctrica por encima 500 voltios , evitando cortocircuitos si un cable de bobinado interno entra en contacto con la carcasa.

Integración del ensamblaje y retención de rodamientos

La función final de la carcasa es mantener unido el conjunto del motor. Dos métodos principales aseguran el cojinete y la tapa del extremo, y cada uno afecta el estado de tensión del armazón de manera diferente.

1. Ajuste termorretráctil calienta la cáscara para 120 grados centígrados , permitiendo que el rodamiento caiga sin fuerza. Cuando la cáscara se enfría, se contrae y ejerce una compresión radial uniforme de 15 a 25 MPa en el aro exterior del rodamiento, bloqueándolo sin anillo elástico.
2. Engarzar o enrollar un labio en el extremo abierto retiene la placa terminal. La fuerza de prensado no debe exceder el límite elástico de la carcasa de 205MPa para acero inoxidable 304, de lo contrario la carcasa se doblará hacia adentro y pellizcará el rotor.

Ajuste por contracción inadecuado donde la carcasa se sobrecalienta hasta 200 grados C Hace que la estructura de grano del latón o aluminio se ablande permanentemente, reduciendo la resistencia del aro de la carcasa al 18% y provocando una parada del rodamiento después 1.000 ciclos térmicos .