我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展探討
在世紀(jì)之交的重要時(shí)期,我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)如何抓住機(jī)遇,跟隨世界微特電機(jī)產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì),加速我們自己的微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使我國(guó)成為微特電機(jī)生產(chǎn)和技術(shù)的大國(guó)強(qiáng)國(guó),不僅滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求,而且成為出口繼續(xù)高速增長(zhǎng)的行業(yè),這是我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的重要任務(wù)。
1我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀
1.1多種經(jīng)濟(jì)成份并存,獨(dú)資企業(yè)發(fā)展最快
微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)行業(yè),除軍用微特電機(jī)之外,是對(duì)外完全開(kāi)放和實(shí)行較充分的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的行業(yè)。 目前,我國(guó)微特電機(jī)制造生產(chǎn)廠商可分成三大塊,一是外國(guó)獨(dú)資企業(yè)(幾乎沒(méi)有合資企業(yè)),隨著微特電機(jī)生產(chǎn)銷售全球化進(jìn)度加快,競(jìng)爭(zhēng)激烈,外國(guó)微電機(jī)廠商,尤其是日本的微電機(jī)大公司都在我國(guó)大陸投資建廠,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化大生產(chǎn),在我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快,但研究開(kāi)發(fā)仍然在日本國(guó)內(nèi)。二是不少國(guó)有微電機(jī)廠,改革開(kāi)放后,由于體制和機(jī)制不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì),缺乏市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)能力,破產(chǎn)兼并,經(jīng)營(yíng)狀況困難處于萎縮狀態(tài)。三是民營(yíng)企業(yè),由于體制精簡(jiǎn)和機(jī)制靈活,生產(chǎn)效率較高,成本較低,產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力,但規(guī)模不大。L 2我國(guó)是微特電機(jī)生產(chǎn)大國(guó),但不是強(qiáng)國(guó)。
在我國(guó)大陸的獨(dú)資微特電機(jī)廠,1999年的產(chǎn)量約12億臺(tái),主要集中在日本的萬(wàn)寶至有限公司的六個(gè)工廠,電產(chǎn)有限公司的電產(chǎn)大連有限公司,三協(xié)精機(jī)制作所的三個(gè)工廠等。中國(guó)香港微電機(jī)制造企業(yè)1999年產(chǎn)量約14億臺(tái),主要集中在德昌有限公司、新生電機(jī)科技集團(tuán)等,絕大部分在廣東地區(qū)組織生產(chǎn)。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)有小電機(jī)制造廠約50家,1999年產(chǎn)量約1.8億臺(tái)。大陸國(guó)企和民企微電機(jī)制造廠1999年產(chǎn)量約2.5億臺(tái)。我國(guó)(包括香港;臺(tái)灣地區(qū))1999年微電機(jī)總生產(chǎn)量約30億臺(tái),占世界總產(chǎn)量約60%左右。但我國(guó)不是生產(chǎn)和技術(shù)強(qiáng)國(guó),國(guó)企和民企生產(chǎn)的產(chǎn)品檔次不高,屬中、低檔產(chǎn)品。獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品屬中檔產(chǎn)品,真正技術(shù)含量較高的產(chǎn)品,如光盤驅(qū)動(dòng)器用的精密無(wú)刷主軸電動(dòng)機(jī)、高精度步進(jìn)電機(jī)、片狀電機(jī)、高精密高性能伺服電機(jī)以及新結(jié)構(gòu)、新原理電機(jī)等都沒(méi)有轉(zhuǎn)移到我國(guó)大陸內(nèi)的獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)。
1.3微特電機(jī)出口快速增長(zhǎng),以獨(dú)資企業(yè)為主導(dǎo)
據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì),微特電機(jī)出口額1996年為7.5億美元,1997年為9.8億美元,1998年為11.6億美元,1999年近13億美元,每年以兩位數(shù)快速增長(zhǎng),其出口額1998年是我國(guó)整個(gè)電子元件行業(yè)第一位,1999年占第二位。因此微特電機(jī)已是電子元件行業(yè)出口的主要行業(yè),預(yù)計(jì)今后隨著我國(guó)加入WTO后也將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。
另一方面,我國(guó)微特電機(jī)的進(jìn)口也在快速增長(zhǎng),1995年進(jìn)口額為2.46億美元,1 998年為7.28億美元,每年遞增43.4%,這說(shuō)明我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,高檔精密微電機(jī)依賴于進(jìn)口。
1.4制造生產(chǎn)體系水平較低
我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)品已形成較完善的制造生產(chǎn)體系,從原材料到制成品的生產(chǎn)都具備了一定的生產(chǎn)能力,例如國(guó)家已將發(fā)展永磁材料列為國(guó)家高新技術(shù),我國(guó)永磁材料必將會(huì)高速發(fā)展,磁性材料、絕緣材料也都基本滿足使用要求;微特電機(jī)零部件制造廠商引進(jìn)了不少先進(jìn)的微電機(jī)生產(chǎn)的前道沖制設(shè)備;微特電機(jī)通用加工設(shè)備、專用設(shè)備和測(cè)試設(shè)備的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn);模具制造和水平對(duì)微特電機(jī)制造和產(chǎn)品質(zhì)量起著重要的作用,模具設(shè)計(jì)和制造已有專業(yè)化單位;微特電機(jī)成品制造和組裝已具備組織規(guī)模化生產(chǎn)的管理能力;從原材料、零部件到微特電機(jī)整機(jī)廠都在加強(qiáng)管理,有的已通過(guò)了IS09000質(zhì)量保證體系的認(rèn)證。但是,與國(guó)標(biāo)先進(jìn)制造水平相比差距較大。微特電機(jī)產(chǎn)品檔次和質(zhì)量有待提高,須結(jié)合我國(guó)特點(diǎn)提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度;零部件品質(zhì)和規(guī)模化生產(chǎn)要上一個(gè)新的臺(tái)階;原材料性能要進(jìn)一步提高;模具設(shè)計(jì)和制造與國(guó)外差距較大,精密普通加工設(shè)備、先進(jìn)專用設(shè)備和測(cè)試設(shè)備目前有的還需從國(guó)外進(jìn)口。
1.5研究開(kāi)發(fā)力量較強(qiáng),但產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠
電機(jī)專業(yè)是一個(gè)老專業(yè),從事微特電機(jī)的研究、開(kāi)發(fā)、試制、檢測(cè)的高等院校和部屬地方電機(jī)研究所,力量較強(qiáng),國(guó)內(nèi)外都有一定的知名度。但是,產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合總體而言不夠,沒(méi)有發(fā)揮大學(xué)、研究所和企業(yè)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),大學(xué)和研究所沒(méi)有很好以市場(chǎng)需求定準(zhǔn)自己的研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,缺乏市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)觀念和機(jī)制,開(kāi)發(fā)進(jìn)展慢,成果商品化率低。臺(tái)灣地區(qū)發(fā)展微電機(jī)的組織模式可以借鑒,當(dāng)消費(fèi)電子產(chǎn)品用直流有刷電機(jī)絕大部分轉(zhuǎn)移到大陸生產(chǎn)后,臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn)量直線下降,因此轉(zhuǎn)向生產(chǎn)CD-ROM和DVD等產(chǎn)品用的高檔無(wú)刷直流電機(jī),這些電機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)是臺(tái)灣工業(yè)研究院與有關(guān)制造廠聯(lián)合進(jìn)行,工業(yè)研究院以開(kāi)發(fā)為主,生產(chǎn)轉(zhuǎn)到工廠,研究結(jié)合較好,目前已有自主產(chǎn)權(quán)的CD-ROM和DVD主軸永磁無(wú)刷電機(jī)進(jìn)入批量生產(chǎn),提升了臺(tái)灣地區(qū)的微電機(jī)產(chǎn)品檔次。我國(guó)民營(yíng)企業(yè),開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng),成果較少,產(chǎn)品更新?lián)Q代慢。若我們能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合,大學(xué)以理論和新技術(shù)研究為主,研究所以應(yīng)用研究為主,并與企業(yè)有機(jī)地緊密結(jié)合,將自主產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),必將促進(jìn)我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的微特電機(jī)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),促進(jìn)新產(chǎn)品不斷形成,有力地推進(jìn)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)整體水平的提高,加速我國(guó)建成微特電機(jī)生產(chǎn)和技術(shù)強(qiáng)國(guó)。
2我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展探討
2.1民營(yíng)企業(yè)能力提升、國(guó)企重組、組建大集團(tuán)公司,提高我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
我國(guó)民營(yíng)微特電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)普遍規(guī)模較小,加入WTO后,激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)企業(yè)提出了更高要求,民營(yíng)微特電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)急需通過(guò)技術(shù)改造和加強(qiáng)管理進(jìn)行二次創(chuàng)業(yè)。通過(guò)技術(shù)改造擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,實(shí)行規(guī)模化生產(chǎn),進(jìn)一步降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。國(guó)有全資微特電機(jī)廠要加快改革和調(diào)整的步伐,通過(guò)改制和重組,實(shí)行資源優(yōu)化配置,充分利用設(shè)備,尤其是引進(jìn)設(shè)備,內(nèi)部深化改革,重振旗鼓。在全球兼并浪潮一個(gè)接一個(gè)的情況下,我國(guó)微特電機(jī)生產(chǎn)廠商,能否探討組建大集團(tuán)公司,甚至可以利用二岸三地優(yōu)勢(shì),實(shí)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和合資,建立大集團(tuán)公司,多渠道籌集資金。一方面加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)力量,瞄準(zhǔn)潛在市場(chǎng),開(kāi)發(fā)高新產(chǎn)品;另一方面加大技術(shù)改造的力度,實(shí)施現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn),不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,以優(yōu)質(zhì)低價(jià)創(chuàng)立自己的名牌產(chǎn)品,并加強(qiáng)營(yíng)銷,開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。
2.2緊跟支柱和高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品檔次和質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
微特電機(jī)是服務(wù)于各行業(yè)產(chǎn)業(yè)的配套產(chǎn)品,因此要根據(jù)支柱和高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品檔次和質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
(1)家電配套電機(jī);我國(guó)是家電生產(chǎn)大國(guó),空調(diào)機(jī)、冰箱、微波爐、電風(fēng)扇、排煙機(jī)的生產(chǎn)量已是世界第一,家電用電機(jī)市場(chǎng)很大。經(jīng)過(guò)引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新,我國(guó)家電技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)際水平相當(dāng),為了不斷滿足用戶要求和適應(yīng)信息時(shí)代的需求,實(shí)現(xiàn)節(jié)能化、舒適化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,甚至提出網(wǎng)絡(luò)家電(或叫信息家電),家電的更新?lián)Q代周期很快,對(duì)為其配套的電機(jī)提出了高效率、低噪聲、低振動(dòng)、低價(jià)格,可調(diào)速和智能化的要求。因此,家電電機(jī)制造廠要高度重視家電的發(fā)展信息和趨勢(shì),了解國(guó)內(nèi)獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)家電電機(jī)的性能和水平,在生產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品的同時(shí),緊跟家電發(fā)展對(duì)電機(jī)提出的新要求,開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,提升產(chǎn)品檔次和質(zhì)量。家電電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。
①永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)將逐步替代單相異步電動(dòng)機(jī)。永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)集有刷直流電機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一體,效率高,調(diào)速方便,有利于實(shí)現(xiàn)家電智能化和網(wǎng)絡(luò)化。隨著電力電子技術(shù)高速發(fā)展和磁性材料性能不斷提高,價(jià)格不斷降低,替代步伐會(huì)加快。日本在五年前已開(kāi)發(fā)家電用的永磁無(wú)刷電機(jī),現(xiàn)不少公司已批量生產(chǎn)。我國(guó)近一、兩年才開(kāi)發(fā),有的雖已批量生產(chǎn),但品種規(guī)格少,產(chǎn)品絕大部分是仿制型。我們應(yīng)加強(qiáng)開(kāi)發(fā),增加品種,并擴(kuò)展到家用風(fēng)扇、排煙機(jī)、吸塵器、健身器等小家電領(lǐng)域。
②進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提高產(chǎn)品固有質(zhì)量和效率。為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力,適應(yīng)產(chǎn)品壽命周期越來(lái)越短,國(guó)外大公司都采用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì),縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)樣機(jī)一次成功,以不斷滿足家電發(fā)展的要求。我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)要提高和深化水平,不僅解決制圖,而且要實(shí)現(xiàn)電磁、結(jié)構(gòu)、冷卻的優(yōu)化設(shè)計(jì),甚至達(dá)到仿真,提高產(chǎn)品的固有質(zhì)量和效率。
⑧采用新結(jié)構(gòu)、新工藝,提高電機(jī)效率和生產(chǎn)效率。例如:采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),便于與家電結(jié)構(gòu)上的配套。鐵心沖片采用帶料沖制或拼塊結(jié)構(gòu),繞組采用集中繞組,自動(dòng)制作,可提高導(dǎo)線的槽滿率,達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效率的目的。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)節(jié)省磁性材料,降低成本。
(2)信息產(chǎn)業(yè)配套電機(jī):信息產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)是以微電子技術(shù)為核心,通信與網(wǎng)絡(luò)為先鋒,計(jì)算機(jī)及軟件為基礎(chǔ)。信息產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外都得到高度重視和獲得高速發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)(PC機(jī))年產(chǎn)量2000年約1億臺(tái),2005年預(yù)計(jì)2億臺(tái)。與其配套的外部設(shè)備也隨之高速發(fā)展,軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器2000年預(yù)計(jì)分別為1.2億臺(tái)、3億臺(tái)、1.8億臺(tái)。打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)也以兩位數(shù)增長(zhǎng)。為其配套的關(guān)鍵部件微電機(jī)需求量大,要求越來(lái)越高,這類電機(jī)絕大部份是精密永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、精密步進(jìn)電機(jī),它的特點(diǎn)和發(fā)展方向:
①高投資類產(chǎn)品 這類電機(jī)使用要求很高,如硬盤驅(qū)動(dòng)器用的主軸永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)以高速帶動(dòng)磁頭盤片旋轉(zhuǎn),對(duì)盤片上的數(shù)據(jù)執(zhí)行讀寫(xiě)功能的磁頭離盤片表面只有o.1-0.3Pm處作懸浮運(yùn)動(dòng),對(duì)驅(qū)動(dòng)盤片高速旋轉(zhuǎn)的主軸永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的要求高,尤其直接安裝盤片的電動(dòng)機(jī)端面轉(zhuǎn)盤跳動(dòng)度要求很嚴(yán),轉(zhuǎn)速也要穩(wěn)定,否則無(wú)法工作,因此對(duì)零部件的加工精度、精潔度、組裝場(chǎng)地以及控制驅(qū)動(dòng)線路、電力電子元器件有很高要求,保證電機(jī)達(dá)到
我國(guó)微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展探討高速、穩(wěn)速、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。所以這類電機(jī)是先進(jìn)制造技術(shù)和新興電力電子技術(shù)結(jié)合的高技術(shù)、高投資類產(chǎn)品,國(guó)際上也集中在大公司開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
②小型化、片狀化。 為了滿足信息產(chǎn)品小型化和隨身攜帶的需求,對(duì)其配套電機(jī)提出了小型化和片狀化的要求,如手機(jī)、BP機(jī)用的振動(dòng)電機(jī),圓柱形電機(jī)的外形尺寸為①4×lOmm,并在研制①3mm的振動(dòng)電機(jī),片狀振動(dòng)電機(jī)外形尺寸為①12×3mm,更小型的片狀振動(dòng)電機(jī)也在研制。小型存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器用的主軸無(wú)刷電動(dòng)機(jī)外形尺寸為①16×L 37mm。因此信息產(chǎn)業(yè)用的電機(jī)小型化、片狀化是發(fā)展趨勢(shì)。
③高速化 隨著計(jì)算機(jī)外設(shè)存儲(chǔ)密度的不斷提高,要求為其配套的主軸無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在8000r/min以上高速運(yùn)轉(zhuǎn),國(guó)外已在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)動(dòng)壓軸承電機(jī),以保證電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下仍然能運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、抖晃小、噪聲小、壽命長(zhǎng)。日本大的微電機(jī)廠商十分重視動(dòng)壓軸承電機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
(3)電動(dòng)車配套電機(jī):2000年世界汽車產(chǎn)量約5400萬(wàn)輛,其平均每輛用15臺(tái)電機(jī),則全球需要8.1億臺(tái),我國(guó)2000年汽車產(chǎn)量將達(dá)到300萬(wàn)輛,其中轎車150萬(wàn)輛。我國(guó)是摩托車、自行車生產(chǎn)大國(guó),汽車、摩托車、機(jī)動(dòng)車的排氣污染是全球環(huán)保需解決的重要問(wèn)題,因此,各國(guó)都在研究、開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(EV)和混合型汽車(HEV),電動(dòng)摩托車和踏板車,電動(dòng)自行車。這類電機(jī)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn):
①高效率、高出力、節(jié)能型。 通過(guò)高速化、高性能磁性材料選用,高效率冷卻手段和提高控制器驅(qū)動(dòng)器效率等措施,目前電動(dòng)汽車用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的出力已超過(guò)lkW/kg,不遠(yuǎn)的將來(lái)可超過(guò)燃油機(jī)的出力。25kW到30kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率可達(dá)到90%一95%。汽車用的其它電機(jī),原先采用鐵氧體逐步向釹鐵硼永磁材料過(guò)渡。電動(dòng)自行車和電動(dòng)摩托車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)也要求高出力和高效率,以減輕整車重量和提高一次充電后行駛距離。
②智能化 對(duì)電動(dòng)車用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和控制器要實(shí)現(xiàn)智能化,使電動(dòng)汽車和混合型汽車運(yùn)行在最佳狀態(tài),達(dá)到能耗最少。智能型電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和控制器,可實(shí)現(xiàn)人力和電力(蓄電池)的合理使用,以滿足上坡行駛和增大行駛距離的要求。
2.3跟蹤微特電機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì),開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高新產(chǎn)品,擠身于國(guó)際水平
2.3.1重視永磁無(wú)刷電機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)
無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是微特電機(jī)的發(fā)展方向,已使用于各個(gè)領(lǐng)域,如前所述用于信息、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(kāi)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(kāi)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)最佳的磁場(chǎng)設(shè)計(jì);開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)無(wú)刷電機(jī)的同時(shí),與微電子行業(yè)一起開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā),但水平低,未形成生產(chǎn),我國(guó)有自主開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(méi)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(kāi)展超聲波電動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā),并已多家試制了樣機(jī),但沒(méi)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(wèn)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(kāi)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(kāi)發(fā)、批量生產(chǎn)動(dòng)壓軸承的HDD用主軸電機(jī),1998年開(kāi)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(kāi)發(fā)DVD裝置上用的動(dòng)壓軸承電機(jī),1998年已開(kāi)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(wèn)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(kāi)發(fā)了空氣動(dòng)壓軸承,但在一般電機(jī)中未開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)展了該電機(jī)技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)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(kāi)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)模化生產(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)模化生產(chǎn)的有效途徑
①專業(yè)化、規(guī)模化:我國(guó)現(xiàn)有的微特電機(jī)零部件和材料生產(chǎn)廠商,規(guī)模化生產(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)模化生產(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。
④重優(yōu)化:零部件和關(guān)鍵材料專業(yè)《L規(guī)模化、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。
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