我国微特电机产业现状和发展探讨
| 息、家电、音视、交通工具等产业。随着永磁材料和电力电子技术的快速发展，性能不断提高，价格不断降低，无刷电动机必将得到进一步的发展，需求量将越来越大。我们应根据不同产业对电机提出的不同使用需求，开发不同用途的无刷电机。如工业用的一般无刷电动机是以提高效率为重点，在各国电力总消耗中的50％一60％是电机耗电，现在一般工业用的电机大量使用的还是异步电动机，为了节能，一方面在不断提高异步电动机的效率，如日本三菱电机株式会社生产的SF-HR型和SF-HRCA型封闭异步电动机，效率和噪声性能均有较大提高。另一方面，日本开发了一般工业用永磁无刷电机MINAS--HY-PER系列，功率从0．2-3．7kW，为了实现高效、节能，采用"MINAS分割铁芯加工法"提高绕组的槽满率；实现最佳的磁场设计；开发专用换流器等措施，该无刷电机同一般异步电动机相比较，耗电下降了30％一35％，达到了高效、节能、小型、轻量。无刷电机虽然成本价格高于异步电动机，但由于耗电下降，运行成本降低，从节省能源的观点来看，普及无刷电机肯定是方向。世界各大公司在无刷电机领域展开了激烈的竞争，因此随着元器件、材料性能的提高，无刷电机的性能也会大幅度提高，技术开发的速度竞争将更突出。 无刷电机控制器和驱动器中最重要的、且价格贵的是集成电路，现我们较多选用国外公司生产的集成电路，我国微电子工业与国外的差距很大，微特电机行业要在开发无刷电机的同时，与微电子行业一起开发自主产权的专用集成电路，改变全部依赖于国外的现状。 2．3．2小型化、片状化微型电机的开发和生产 随着信息产品和消费类电子产品向微轻薄方向的发展，对其配套的电机提出了小型化、片状化的要求。日本早在70年代就进行研究、开发，80年代进入生产。日本的松下电器株式会社、东芝公司、佳能精机株式会社、勤业机器公司等都生产小型化、片状化微型电机。这类微型电机广泛用于小型扁平存储驱动器、微型摄象机、数码相机、微型立体声耳机、微型收录机、移动通讯手机、BP机等，市场前景很大。小型化、片状化电机都是永磁直流电机，几乎都是无刷电机，其原理与传统电动机一样，而其结构和制造工艺有特殊性，定子为扁平扇形绕组，采用精密光刻或切片技术制作，也有用导线绕制的。转于是旋转磁极结构，大多选用高磁性能的 钕铁硼永磁材料。片状电机我国曾立项开发，但水平低，未形成生产，我国有自主开发和生产手机、BP机用的微型振动电机，现能生产直径4mm的振动电机。微特电机行业首先对有市场的手机、BP机振动电机小型化要进一步加强研究开发，攻制造关键技术，实现高合格率和高品质的批量生产。同时，根据市场需求，争取与整机用户合作，积极开发其他用途的小型化、片状化微型电机。 2．3．3超声波电动机 超声波电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应而获得机械力的新原理组件，不同于利用电磁原理而获得机械力的传统电动机。与传统电动机比较，它有一系列的优点：结构简单，它的基本构成是振动部件和运动部件；单位体积转矩大，是相同体积的传统电动机的10倍；低速性能好，可以将转速调节到零，能在低速直接输出大转矩，制动转矩大，不需要附加制动器；机械时间常数小，快速反应性能好；没有磁场和电场，无电磁干扰和电磁噪声等。不少国家，尤其是日本很多公司已取得商业实用化。佳能、松下、日立等多家公司的超声波电动机新产品已用于高级照相机、摄象机、光学仪器。目前超声波电动机技术的主攻方向是提高效率。 我国有多家大学和研究所开展超声波电动机技术的研究、开发，并已多家试制了样机，但没有达到实用化。当前的主要任务是继续攻克设计技术、制造技术、调频控制技术和提高效率，进人生产阶段。同时，加强与国外的技术交流和技术座谈，了解国外情况，获得有用信息。 2．3．4高速动压轴承电动机 随着信息产品向高效高密度和微轻薄方向发展，为其配套的精密永磁无刷电动机转速高达8000-50000r／min。为了解决高速引起的诸多技术问题，日本不少公司在前几年就从事动压轴承电动机的研究、开发和生产，美国Seagate公司于1997年10月与日本三协精机制作所、精工工具共同开发、批量生产动压轴承的HDD用主轴电机，1998年开始批量生产，用于台式计算机用的3．5英寸HDD上。日立制作所和松下电器株式会社开发DVD装置上用的动压轴承电机，1998年已开始批量生产。动压轴承与滚珠、滑动轴承相比较，有以下 ④轴承发出的噪声减小 动压轴承电动机有流体和空气两种型式，一般转速较低用流体动压轴承，高速用空气动压轴承。但存在进一步解决的技术问题，如轴和轴承上形成许多均一的细槽技术，流体动压轴承防油飞溅而造成污染，但是，高速动压轴承电动机是发展方向已是被制造厂和用户确认。 我国在陀螺电机中研究和开发了空气动压轴承，但在一般电机中未开展这方面的工作。我们应加强与国外的交流，了解发展动态，探索与国外合作的可能性，采取引进和自主创新相结合或者实现产学研相结合自主开发动压轴承电动机，填补国内在该领域上的空白。 2．3．5直线电机 随着自动控制技术的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度要求越来越高，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成直线运动装置已远不能满足精度要求，直接直线驱动是现代伺服驱动技术研究的内容之一，其中直线电机是关键技术之一，直线电机应用领域也是广泛的，在需要直线运动的装置上，采用直接驱动的直线电机将优于旋转电机，可省去变换机构。2．3．6超微电动机 超微电动机是利用70年代末至80代初发展起来的微电子机械系统技术(MEMS)，是一种新型高技术领域，其特点是基于半导体材料硅的微加工技术，用来制造尺寸从毫米到微米范围内的具有能量转换及传输功能的器件。MEMS技术的出现，使传统的机械制造技术产生一次革命性的飞跃。美国、日本、俄罗斯、德国等投入大量的人力、物力、财力开展这项新技术的研究和应用，并取得了很大进展，有的达到实用。美国在1988年用静电原理工作研制的超微电动机成功，转子外径100／zm，厚度2pm，但是驱动力矩小、驱动电压高(100V)，限制了它的应用范围。 1990年以后，致力于电磁型超微电动机的研究、开发，由于电磁结构的体积较大，不能做到与静电原理一样小。德国于1996年推出直径为2mm，高4mm的超微电动机，日本东芝公司研制出电机重量为40mg，转速60一1000r／min，电压1．7V，直径为0．8mm世界上最小的电磁超微电动机，美国也研制了直径为1-2mm的超微电动机。由于电磁型超微电动机比静电原理超微电动机力矩大、转换效率高、寿命长，它已在许多领域如内窥镜、微机器人等中得到应用，美国用巨资推广应 我国微特电机产业现状和发展探讨用于军事领域。 我国的大学和研究所开展了该电机技术研究和产品开发，上海交大1995年成功研制出直径为2mm，高0．7mm的较高转换效率的电磁型超微电动机，现正在研制直径为lmm的超微电动机。由于超微电动机的制造不同于一般电机，是属先进的纳米制造技术，投资强度极大，在研究开发阶段必须有国家支持。2．4促进零部件和原材料专业化、规模化生产是提高微特电机产品质量、降低成本和实现规模化生产的有效途径 ①专业化、规模化：我国现有的微特电机零部件和材料生产厂商，规模化生产不够，尚未形成某个零部件专业化、规模化主导生产厂。在"十?quot;期间要使重要零部件和关键材料能形成骨干主导厂。 ②高品质：微特电机的制造质量，很大程度上决定于零部件质量和原材料性能，因此在实行专业化、规模化生产的同时，要把提高质量和一致性放在首位，建立有效的持续的质量保证体系。 ③抓机遇：国外零部件和原材料制造厂为降低生产成本，抢占国内市场，正在实现零部件和原材料就地化工作。为此，我国零部件和原材料生产厂家要抓住机遇，争取成为外国公司的外协件定点生产厂，既达到上量又促进质量提升。 ④重优化：零部件和关键材料专业《L规模化、高品质生产，必须要有加工和测试设备给予保证。根据我国微特电机行业的现状要优化资源配置，减少投资，提高效益。2．5加强国际交流和合作，引进和创新相结合，促进我国微特电机产业发展。 |
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