我國微特電機產(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，價格不斷降低，無刷電動機必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，需求量將越來越大。我們應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)對電機提出的不同使用需求，開發(fā)不同用途的無刷電機。如工業(yè)用的一般無刷電動機是以提高效率為重點，在各國電力總消耗中的50％一60％是電機耗電，現(xiàn)在一般工業(yè)用的電機大量使用的還是異步電動機，為了節(jié)能，一方面在不斷提高異步電動機的效率，如日本三菱電機株式會社生產(chǎn)的SF-HR型和SF-HRCA型封閉異步電動機，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)用永磁無刷電機MINAS--HY-PER系列，功率從0．2-3．7kW，為了實現(xiàn)高效、節(jié)能，采用"MINAS分割鐵芯加工法"提高繞組的槽滿率；實現(xiàn)******的磁場設(shè)計；開發(fā)專用換流器等措施，該無刷電機同一般異步電動機相比較，耗電下降了30％一35％，達(dá)到了高效、節(jié)能、小型、輕量。無刷電機雖然成本價格高于異步電動機，但由于耗電下降，運行成本降低，從節(jié)省能源的觀點來看，普及無刷電機肯定是方向。世界各大公司在無刷電機領(lǐng)域展開了激烈的競爭，因此隨著元器件、材料性能的提高，無刷電機的性能也會大幅度提高，技術(shù)開發(fā)的速度競爭將更突出。 無刷電機控制器和驅(qū)動器中最重要的、且價格貴的是集成電路，現(xiàn)我們較多選用國外公司生產(chǎn)的集成電路，我國微電子工業(yè)與國外的差距很大，微特電機行業(yè)要在開發(fā)無刷電機的同時，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)恳蕾囉趪獾默F(xiàn)狀。 2．3．2小型化、片狀化微型電機的開發(fā)和生產(chǎn) 隨著信息產(chǎn)品和消費類電子產(chǎn)品向微輕薄方向的發(fā)展，對其配套的電機提出了小型化、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社、東芝公司、佳能精機株式會社、勤業(yè)機器公司等都生產(chǎn)小型化、片狀化微型電機。這類微型電機廣泛用于小型扁平存儲驅(qū)動器、微型攝象機、數(shù)碼相機、微型立體聲耳機、微型收錄機、移動通訊手機、BP機等，市場前景很大。小型化、片狀化電機都是永磁直流電機，幾乎都是無刷電機，其原理與傳統(tǒng)電動機一樣，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。片狀電機我國曾立項開發(fā)，但水平低，未形成生產(chǎn)，我國有自主開發(fā)和生產(chǎn)手機、BP機用的微型振動電機，現(xiàn)能生產(chǎn)直徑4mm的振動電機。微特電機行業(yè)首先對有市場的手機、BP機振動電機小型化要進(jìn)一步加強研究開發(fā)，攻制造關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)高合格率和高品質(zhì)的批量生產(chǎn)。同時，根據(jù)市場需求，爭取與整機用戶合作，積極開發(fā)其他用途的小型化、片狀化微型電機。 2．3．3超聲波電動機 超聲波電動機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)而獲得機械力的新原理組件，不同于利用電磁原理而獲得機械力的傳統(tǒng)電動機。與傳統(tǒng)電動機比較，它有一系列的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，它的基本構(gòu)成是振動部件和運動部件；單位體積轉(zhuǎn)矩大，是相同體積的傳統(tǒng)電動機的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，制動轉(zhuǎn)矩大，不需要附加制動器；機械時間常數(shù)小，快速反應(yīng)性能好；沒有磁場和電場，無電磁干擾和電磁噪聲等。不少國家，尤其是日本很多公司已取得商業(yè)實用化。佳能、松下、日立等多家公司的超聲波電動機新產(chǎn)品已用于高級照相機、攝象機、光學(xué)儀器。目前超聲波電動機技術(shù)的主攻方向是提高效率。 我國有多家大學(xué)和研究所開展超聲波電動機技術(shù)的研究、開發(fā)，并已多家試制了樣機，但沒有達(dá)到實用化。當(dāng)前的主要任務(wù)是繼續(xù)攻克設(shè)計技術(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，加強與國外的技術(shù)交流和技術(shù)座談，了解國外情況，獲得有用信息。 2．3．4高速動壓軸承電動機 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刷電動機轉(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壓軸承電動機的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，美國Seagate公司于1997年10月與日本三協(xié)精機制作所、精工工具共同開發(fā)、批量生產(chǎn)動壓軸承的HDD用主軸電機，1998年開始批量生產(chǎn)，用于臺式計算機用的3．5英寸HDD上。日立制作所和松下電器株式會社開發(fā)DVD裝置上用的動壓軸承電機，1998年已開始批量生產(chǎn)。動壓軸承與滾珠、滑動軸承相比較，有以下 ④軸承發(fā)出的噪聲減小 動壓軸承電動機有流體和空氣兩種型式，一般轉(zhuǎn)速較低用流體動壓軸承，高速用空氣動壓軸承。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)，流體動壓軸承防油飛濺而造成污染，但是，高速動壓軸承電動機是發(fā)展方向已是被制造廠和用戶確認(rèn)。 我國在陀螺電機中研究和開發(fā)了空氣動壓軸承，但在一般電機中未開展這方面的工作。我們應(yīng)加強與國外的交流，了解發(fā)展動態(tài)，探索與國外合作的可能性，采取引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合或者實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合自主開發(fā)動壓軸承電動機，填補國內(nèi)在該領(lǐng)域上的空白。 2．3．5直線電機 隨著自動控制技術(shù)的高速發(fā)展，對各類自動控制系統(tǒng)的定位精度要求越來越高，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機再加上一套變換機構(gòu)組成直線運動裝置已遠(yuǎn)不能滿足精度要求，直接直線驅(qū)動是現(xiàn)代伺服驅(qū)動技術(shù)研究的內(nèi)容之一，其中直線電機是關(guān)鍵技術(shù)之一，直線電機應(yīng)用領(lǐng)域也是廣泛的，在需要直線運動的裝置上，采用直接驅(qū)動的直線電機將優(yōu)于旋轉(zhuǎn)電機，可省去變換機構(gòu)。2．3．6超微電動機 超微電動機是利用70年代末至80代初發(fā)展起來的微電子機械系統(tǒng)技術(shù)(MEMS)，是一種新型高技術(shù)領(lǐng)域，其特點是基于半導(dǎo)體材料硅的微加工技術(shù)，用來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)的機械制造技術(shù)產(chǎn)生一次革命性的飛躍。美國、日本、俄羅斯、德國等投入大量的人力、物力、財力開展這項新技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了很大進(jìn)展，有的達(dá)到實用。美國在1988年用靜電原理工作研制的超微電動機成功，轉(zhuǎn)子外徑100／zm，厚度2pm，但是驅(qū)動力矩小、驅(qū)動電壓高(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機的研究、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。德國于1996年推出直徑為2mm，高4mm的超微電動機，日本東芝公司研制出電機重量為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機，美國也研制了直徑為1-2mm的超微電動機。由于電磁型超微電動機比靜電原理超微電動機力矩大、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長，它已在許多領(lǐng)域如內(nèi)窺鏡、微機器人等中得到應(yīng)用，美國用巨資推廣應(yīng) 我國微特電機產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展探討用于軍事領(lǐng)域。 我國的大學(xué)和研究所開展了該電機技術(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機，現(xiàn)正在研制直徑為lmm的超微電動機。由于超微電動機的制造不同于一般電機，是屬先進(jìn)的納米制造技術(shù)，投資強度極大，在研究開發(fā)階段必須有國家支持。2．4促進(jìn)零部件和原材料專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)是提高微特電機產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的有效途徑 ①專業(yè)化、規(guī)?；何覈F(xiàn)有的微特電機零部件和材料生產(chǎn)廠商，規(guī)?；a(chǎn)不夠，尚未形成某個零部件專業(yè)化、規(guī)?；鲗?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，因此在實行專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)的同時，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抓機遇：國外零部件和原材料制造廠為降低生產(chǎn)成本，搶占國內(nèi)市場，正在實現(xiàn)零部件和原材料就地化工作。為此，我國零部件和原材料生產(chǎn)廠家要抓住機遇，爭取成為外國公司的外協(xié)件定點生產(chǎn)廠，既達(dá)到上量又促進(jìn)質(zhì)量提升。 ④重優(yōu)化：零部件和關(guān)鍵材料專業(yè)《L規(guī)?；⒏咂焚|(zhì)生產(chǎn)，必須要有加工和測試設(shè)備給予保證。根據(jù)我國微特電機行業(yè)的現(xiàn)狀要優(yōu)化資源配置，減少投資，提高效益。2．5加強國際交流和合作，引進(jìn)和創(chuàng)新相結(jié)合，促進(jìn)我國微特電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 |
