我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展探討
| 息、家電、音視、交通工具等產(chǎn)業(yè)。隨著永磁材料和電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，性能不斷提高，價(jià)格不斷降低，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，需求量將越來(lái)越大。我們應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)對(duì)電機(jī)提出的不同使用需求，開發(fā)不同用途的無(wú)刷電機(jī)。如工業(yè)用的一般無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是以提高效率為重點(diǎn)，在各國(guó)電力總消耗中的50％一60％是電機(jī)耗電，現(xiàn)在一般工業(yè)用的電機(jī)大量使用的還是異步電動(dòng)機(jī)，為了節(jié)能，一方面在不斷提高異步電動(dòng)機(jī)的效率，如日本三菱電機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn)的SF-HR型和SF-HRCA型封閉異步電動(dòng)機(jī)，效率和噪聲性能均有較大提高。另一方面，日本開發(fā)了一般工業(yè)用永磁無(wú)刷電機(jī)MINAS--HY-PER系列，功率從0．2-3．7kW，為了實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能，采用"MINAS分割鐵芯加工法"提高繞組的槽滿率；實(shí)現(xiàn)******的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)；開發(fā)專用換流器等措施，該無(wú)刷電機(jī)同一般異步電動(dòng)機(jī)相比較，耗電下降了30％一35％，達(dá)到了高效、節(jié)能、小型、輕量。無(wú)刷電機(jī)雖然成本價(jià)格高于異步電動(dòng)機(jī)，但由于耗電下降，運(yùn)行成本降低，從節(jié)省能源的觀點(diǎn)來(lái)看，普及無(wú)刷電機(jī)肯定是方向。世界各大公司在無(wú)刷電機(jī)領(lǐng)域展開了激烈的競(jìng)爭(zhēng)，因此隨著元器件、材料性能的提高，無(wú)刷電機(jī)的性能也會(huì)大幅度提高，技術(shù)開發(fā)的速度競(jìng)爭(zhēng)將更突出。 無(wú)刷電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器中最重要的、且價(jià)格貴的是集成電路，現(xiàn)我們較多選用國(guó)外公司生產(chǎn)的集成電路，我國(guó)微電子工業(yè)與國(guó)外的差距很大，微特電機(jī)行業(yè)要在開發(fā)無(wú)刷電機(jī)的同時(shí)，與微電子行業(yè)一起開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的專用集成電路，改變?nèi)恳蕾囉趪?guó)外的現(xiàn)狀。 2．3．2小型化、片狀化微型電機(jī)的開發(fā)和生產(chǎn) 隨著信息產(chǎn)品和消費(fèi)類電子產(chǎn)品向微輕薄方向的發(fā)展，對(duì)其配套的電機(jī)提出了小型化、片狀化的要求。日本早在70年代就進(jìn)行研究、開發(fā)，80年代進(jìn)入生產(chǎn)。日本的松下電器株式會(huì)社、東芝公司、佳能精機(jī)株式會(huì)社、勤業(yè)機(jī)器公司等都生產(chǎn)小型化、片狀化微型電機(jī)。這類微型電機(jī)廣泛用于小型扁平存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器、微型攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、微型立體聲耳機(jī)、微型收錄機(jī)、移動(dòng)通訊手機(jī)、BP機(jī)等，市場(chǎng)前景很大。小型化、片狀化電機(jī)都是永磁直流電機(jī)，幾乎都是無(wú)刷電機(jī)，其原理與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)一樣，而其結(jié)構(gòu)和制造工藝有特殊性，定子為扁平扇形繞組，采用精密光刻或切片技術(shù)制作，也有用導(dǎo)線繞制的。轉(zhuǎn)于是旋轉(zhuǎn)磁極結(jié)構(gòu)，大多選用高磁性能的 釹鐵硼永磁材料。片狀電機(jī)我國(guó)曾立項(xiàng)開發(fā)，但水平低，未形成生產(chǎn)，我國(guó)有自主開發(fā)和生產(chǎn)手機(jī)、BP機(jī)用的微型振動(dòng)電機(jī)，現(xiàn)能生產(chǎn)直徑4mm的振動(dòng)電機(jī)。微特電機(jī)行業(yè)首先對(duì)有市場(chǎng)的手機(jī)、BP機(jī)振動(dòng)電機(jī)小型化要進(jìn)一步加強(qiáng)研究開發(fā)，攻制造關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高合格率和高品質(zhì)的批量生產(chǎn)。同時(shí)，根據(jù)市場(chǎng)需求，爭(zhēng)取與整機(jī)用戶合作，積極開發(fā)其他用途的小型化、片狀化微型電機(jī)。 2．3．3超聲波電動(dòng)機(jī) 超聲波電動(dòng)機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)而獲得機(jī)械力的新原理組件，不同于利用電磁原理而獲得機(jī)械力的傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)。與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)比較，它有一系列的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它的基本構(gòu)成是振動(dòng)部件和運(yùn)動(dòng)部件；單位體積轉(zhuǎn)矩大，是相同體積的傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的10倍；低速性能好，可以將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到零，能在低速直接輸出大轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，不需要附加制動(dòng)器；機(jī)械時(shí)間常數(shù)小，快速反應(yīng)性能好；沒有磁場(chǎng)和電場(chǎng)，無(wú)電磁干擾和電磁噪聲等。不少國(guó)家，尤其是日本很多公司已取得商業(yè)實(shí)用化。佳能、松下、日立等多家公司的超聲波電動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品已用于高級(jí)照相機(jī)、攝象機(jī)、光學(xué)儀器。目前超聲波電動(dòng)機(jī)技術(shù)的主攻方向是提高效率。 我國(guó)有多家大學(xué)和研究所開展超聲波電動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究、開發(fā)，并已多家試制了樣機(jī)，但沒有達(dá)到實(shí)用化。當(dāng)前的主要任務(wù)是繼續(xù)攻克設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、調(diào)頻控制技術(shù)和提高效率，進(jìn)人生產(chǎn)階段。同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)外的技術(shù)交流和技術(shù)座談，了解國(guó)外情況，獲得有用信息。 2．3．4高速動(dòng)壓軸承電動(dòng)機(jī) 隨著信息產(chǎn)品向高效高密度和微輕薄方向發(fā)展，為其配套的精密永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)8000-50000r／min。為了解決高速引起的諸多技術(shù)問題，日本不少公司在前幾年就從事動(dòng)壓軸承電動(dòng)機(jī)的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，美國(guó)Seagate公司于1997年10月與日本三協(xié)精機(jī)制作所、精工工具共同開發(fā)、批量生產(chǎn)動(dòng)壓軸承的HDD用主軸電機(jī)，1998年開始批量生產(chǎn)，用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)用的3．5英寸HDD上。日立制作所和松下電器株式會(huì)社開發(fā)DVD裝置上用的動(dòng)壓軸承電機(jī)，1998年已開始批量生產(chǎn)。動(dòng)壓軸承與滾珠、滑動(dòng)軸承相比較，有以下 ④軸承發(fā)出的噪聲減小 動(dòng)壓軸承電動(dòng)機(jī)有流體和空氣兩種型式，一般轉(zhuǎn)速較低用流體動(dòng)壓軸承，高速用空氣動(dòng)壓軸承。但存在進(jìn)一步解決的技術(shù)問題，如軸和軸承上形成許多均一的細(xì)槽技術(shù)，流體動(dòng)壓軸承防油飛濺而造成污染，但是，高速動(dòng)壓軸承電動(dòng)機(jī)是發(fā)展方向已是被制造廠和用戶確認(rèn)。 我國(guó)在陀螺電機(jī)中研究和開發(fā)了空氣動(dòng)壓軸承，但在一般電機(jī)中未開展這方面的工作。我們應(yīng)加強(qiáng)與國(guó)外的交流，了解發(fā)展動(dòng)態(tài)，探索與國(guó)外合作的可能性，采取引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合或者實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合自主開發(fā)動(dòng)壓軸承電動(dòng)機(jī)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域上的空白。 2．3．5直線電機(jī) 隨著自動(dòng)控制技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)各類自動(dòng)控制系統(tǒng)的定位精度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)構(gòu)組成直線運(yùn)動(dòng)裝置已遠(yuǎn)不能滿足精度要求，直接直線驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究的內(nèi)容之一，其中直線電機(jī)是關(guān)鍵技術(shù)之一，直線電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域也是廣泛的，在需要直線運(yùn)動(dòng)的裝置上，采用直接驅(qū)動(dòng)的直線電機(jī)將優(yōu)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可省去變換機(jī)構(gòu)。2．3．6超微電動(dòng)機(jī) 超微電動(dòng)機(jī)是利用70年代末至80代初發(fā)展起來(lái)的微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)，是一種新型高技術(shù)領(lǐng)域，其特點(diǎn)是基于半導(dǎo)體材料硅的微加工技術(shù)，用來(lái)制造尺寸從毫米到微米范圍內(nèi)的具有能量轉(zhuǎn)換及傳輸功能的器件。MEMS技術(shù)的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)產(chǎn)生一次革命性的飛躍。美國(guó)、日本、俄羅斯、德國(guó)等投入大量的人力、物力、財(cái)力開展這項(xiàng)新技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了很大進(jìn)展，有的達(dá)到實(shí)用。美國(guó)在1988年用靜電原理工作研制的超微電動(dòng)機(jī)成功，轉(zhuǎn)子外徑100／zm，厚度2pm，但是驅(qū)動(dòng)力矩小、驅(qū)動(dòng)電壓高(100V)，限制了它的應(yīng)用范圍。 1990年以后，致力于電磁型超微電動(dòng)機(jī)的研究、開發(fā)，由于電磁結(jié)構(gòu)的體積較大，不能做到與靜電原理一樣小。德國(guó)于1996年推出直徑為2mm，高4mm的超微電動(dòng)機(jī)，日本東芝公司研制出電機(jī)重量為40mg，轉(zhuǎn)速60一1000r／min，電壓1．7V，直徑為0．8mm世界上最小的電磁超微電動(dòng)機(jī)，美國(guó)也研制了直徑為1-2mm的超微電動(dòng)機(jī)。由于電磁型超微電動(dòng)機(jī)比靜電原理超微電動(dòng)機(jī)力矩大、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)，它已在許多領(lǐng)域如內(nèi)窺鏡、微機(jī)器人等中得到應(yīng)用，美國(guó)用巨資推廣應(yīng) 我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展探討用于軍事領(lǐng)域。 我國(guó)的大學(xué)和研究所開展了該電機(jī)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，上海交大1995年成功研制出直徑為2mm，高0．7mm的較高轉(zhuǎn)換效率的電磁型超微電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)正在研制直徑為lmm的超微電動(dòng)機(jī)。由于超微電動(dòng)機(jī)的制造不同于一般電機(jī)，是屬先進(jìn)的納米制造技術(shù)，投資強(qiáng)度極大，在研究開發(fā)階段必須有國(guó)家支持。2．4促進(jìn)零部件和原材料專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)是提高微特電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的有效途徑 ①專業(yè)化、規(guī)?；何覈?guó)現(xiàn)有的微特電機(jī)零部件和材料生產(chǎn)廠商，規(guī)?；a(chǎn)不夠，尚未形成某個(gè)零部件專業(yè)化、規(guī)模化主導(dǎo)生產(chǎn)廠。在"十?quot;期間要使重要零部件和關(guān)鍵材料能形成骨干主導(dǎo)廠。 ②高品質(zhì)：微特電機(jī)的制造質(zhì)量，很大程度上決定于零部件質(zhì)量和原材料性能，因此在實(shí)行專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)的同時(shí)，要把提高質(zhì)量和一致性放在首位，建立有效的持續(xù)的質(zhì)量保證體系。 ③抓機(jī)遇：國(guó)外零部件和原材料制造廠為降低生產(chǎn)成本，搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，正在實(shí)現(xiàn)零部件和原材料就地化工作。為此，我國(guó)零部件和原材料生產(chǎn)廠家要抓住機(jī)遇，爭(zhēng)取成為外國(guó)公司的外協(xié)件定點(diǎn)生產(chǎn)廠，既達(dá)到上量又促進(jìn)質(zhì)量提升。 ?、苤貎?yōu)化：零部件和關(guān)鍵材料專業(yè)《L規(guī)?；?、高品質(zhì)生產(chǎn)，必須要有加工和測(cè)試設(shè)備給予保證。根據(jù)我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀要優(yōu)化資源配置，減少投資，提高效益。2．5加強(qiáng)國(guó)際交流和合作，引進(jìn)和創(chuàng)新相結(jié)合，促進(jìn)我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 |
