微型马达产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

进入20世纪以后，迅速发展的电力电子技术、微电子技术、计算机技术和现代控制理论赋予电机新的生命，不仅使交流传动的控制性能可与直流传动相媲美，而且产生了如永磁无刷直流电动机、交流伺服电动机、开关磁阻电动机、无刷双馈电动机等一系列不同于传统电机的新型特种电机。20世纪20年代Park提出的电机坐标变换理论、1969年Hasse提出的矢量控制概念、1971年Blaschke完善交流电机矢量控制理论、1985年Depenbrock提出直接转矩控制理论等，上述理论革新极大地推动了电机行业的进步。为了满足各种应用要求，不断开发新型结构、采用新型材料、改进加工工艺仍是微型马达发展的重点，轴向盘式结构、拼块组合结构、片状绕组等，而高性能稀土永磁、陶瓷合金、实心导磁体、高强度工程塑料等新型材料的广泛应用正在对微型马达技术发展产生深远的影响。

微型马达技术涉及的学科和技术领域包括电机技术、材料技术、计算技术、控制技术、微电子技术、电力电子技术、传感技术、网络技术等，属多学科、多技术领域交叉的综合技术。各学科和技术领域中的最新成果都能很快在微型马达领域中得到应用，尤其是新材料的发展和应用，新一代驱动技术的研制和应用，网络化控制技术的发展，都给微型马达带来新的发展理念，并深入到产品应用中。

第二节 产品生产工艺特点或流程 

1、微型马达结构和生产批量的较大差异使生产组织模式和工艺规程相差很大

目前微型马达向经济型和高性能型两个方向发展。经济型微型马达的特点是数量极大，价格低廉。例如冰箱、空调、音响等家用电器电机，汽车、电动车用电机，计算机及其外设用电机，办公自动化设备电机及电动工具电机等。其生产工艺特点主要：

a)有优化详细的工艺规程、工序、工步划分很细，加工工艺比较先进；

b)劳动分工很细，对操作者的技能要求单一；

c)较多地使用专用设备、专用工模具，机械化、自动化程度高，一般采用流水线作业，固定资产投入较大，但生产效率高，加工成本相对较低。

2、制造工艺涉及的专业很广泛

微型马达制造工艺涉及的专业领域比较广泛，其工艺主要包括机械制造工艺、模具成形工艺、特种工艺、专用工艺及驱动器制造工艺。

机械制造工艺包括各种结构件的机加工，如车、铣、刨、磨等；模具成形工艺包括冲压、塑料成形、铸造等；特种工艺包括热处理、焊接、表面处理等；微型马达专用工艺包括铁心制造、绕线嵌线、绝缘、磁钢粘接等；驱动器制造工艺主要包括线路板焊接、调式等。

3、相对落后的制造工艺和先进的制造工艺并存

近几年各企业都投入大量资金进行技术改造，引进了不少国外先进制造微型马达的关键设备和测试设备，引进成套生产线和比较先进的工艺技术，同时随着国内电工制造专用设备的快速发展，在大批量微型马达生产中，广泛使用高速冲床、自动绕线嵌线机、自动绝缘设备、转子和换向器精车机、工装模具加工设备及在线自动检测设备等高效先进设备，带来了微型马达加工工艺技术的快速发展，极大地提高了生产效率、加工精度和产品质量。

同时，在国内微型马达生产企业中，中小企业占90%以上，由于各方面的制约和考虑，还存在着大量劳动密集型企业，手工操作占相当大的工作量，机械化、自动化程度很低。这些企业的加工手段和检测技术比较落后，产品的一致性、可靠性难以得到充分保证。

与先进国家微型马达制造和检测的机械化、自动化相比，我国微型马达制造的整体水平还有一定的差距。

4、微型马达结构的多样性和使用环境条件的特殊性带来了制造工艺的多样性和复杂性

微型马达结构的多样性致使制造工艺差异较大，不同结构的绕组制造工艺就截然不同。使用环境条件的特殊要求也加大了制造工艺的复杂性。为军工配套和特种微型马达的制造企业，针对制造中的“三防”、电磁兼容、高低温、冲击振动等使用环境要求，在产品设计和制造工艺上都采取了许多措施，进行了工艺试验和研究，取得了较好的效果。

由于工艺规程的多样性，同一零件，不同的生产厂或同一生产厂的不同的工艺员可设计出不同的工艺方案及工程规程，而且差异较大，这就导致了零部件的加工难度、加工质量、加工成本的不同。

5、专业化协作越来越广泛

由于微型马达加工的涉及专业和应用工艺的广泛性，为了降低微型马达生产成本，缩短生产周期，提高竞争力，许多生产企业采取了专业厂家生产协作的模式。这样，既节省了设备和技术改造更新的投入，避免了大而全、小而全的经营模式，又带动了周边经济的发展。这种模式在东南沿海的批量生产中更为突出。

随着零部件专业化生产水平不断上升，近几年，我国微型马达零部件专业化生产水平有了长足进步，许多零部件配套加工企业都引进和添置许多设备，以确保大批量生产的品质。专业化协作生产主要包括机壳、端盖、转轴、塑料件、换向器、电刷、磁钢、转子等零部件及各种工装模具，产品除与国内配套外，还远销海外。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

随着信息技术、材料技术、生命技术、能源技术的进步，微型马达技术正在进入一个新的发展阶段，其趋势体现为：

（1）节能和智能化

节约能源是各行各业的要求，智能化是现代技术发展和满足人类生活水平的要求。随着技术进步，微型马达各应用领域的产品对电机要求不断提高。如家电领域中，随着健康型、节能型、智能型变频空调家电产品的推广，相应配套的电机要求具备更高效能，以达到节能目的，并要求智能化，实现家电设备的模糊控制，以达到高度自动化。

（2）机电一体化

随着电子技术，控制技术以及电机本体的发展和变化，传统电机分类间的界限越来越模糊，这是机电一体化的必然趋势。机电一体化技术是以微电子为主导的多种新兴技术与精密机械融合的综合性新技术。随着电力电子技术的成熟发展和客户对自动化需求的增加，电动机、调速装置和电器被视为一个整体。电动机与驱动系统的发展方向是：集成化，即电力电子、电动机及控制系统高度集成化，上述三者从设计、制造到运行、维护均紧密地融为一体；通用化，即同一传动系统可以针对不同形式的电动机和不同的运行模式而实行不同的控制方式；信息化，即现代电气传动系统不但是转换、传送能量的装置，而且要成为传递、交换信息的通道。

（3）无刷化

为降低微型马达运行时的噪音，提高电磁兼容性能和电机可靠性能，延长电机使用寿命，除了在电机结构上不断改进，业界一直致力于发展各种无刷电机。经过多年的研发，取得了显著的成果，如无刷直流电机、无刷自整角机、无刷旋转变压器等，许多电机新品种已经进入商品化生产。例如，冰箱的变频压缩机中采用无刷永磁直流电动机，可以大幅增大其制冷水平的可调范围。但是，由于无刷电机所涉及的技术要求较高，要求掌握相关电机技术、硬件技术、软件控制技术、传感技术、稀土材料技术、大功率电子技术，目前国内市场大功率无刷电机产品还是比较少见。

（4）微型化

由于电子技术的快速发展和广泛应用，一方面要求微型马达向小型化、扁平化、轻量化方向发展，以适应电子产品日益微型化的需要；另一方面也为微型马达的微型化创造了条件。微型马达的微型化，不仅指它的质量和体积，还指它的功率消耗。现代电子产品（如手机）用电机往往是耗电总量最大的元器件之一，又如在宇航系统中，通常以燃料电池或太阳能电池供电，所有电器元件的耗电量受到严格控制。因此，微型马达的微型化是目前迫切需要解决的问题。为了使电机微型化，通常采取改进设计、简化结构，采用新材料、新工艺等措施。例如，日本一家公司推出了重量仅4mg的微型马达，可在人体血管中穿行。

（5）永磁化

随着微型马达向微薄轻型化、无刷化和电子化的方向发展，永磁材料在微型马达中的普遍应用已是必然趋势。我国稀土资源丰富，所研制生产的钕铁硼永磁体的最大磁能积（磁能积是衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一）已处于国际先进水平，为我国永磁电机的发展提供了良好的条件。

（6）低噪音、低振动、低干扰

随着人们生活水平的提高，对环境条件要求静化和优化，为确保信息收集、传输和存贮正常进行，需防止无线电磁干扰。降低微型马达噪音和振动、防止电磁干扰乃是今后产品开发和生产工艺改造中的重要课题。

（7）数字化

微型马达的数字化是指在其控制单元中采用可编程控制器，综合现代控制理论、电力电子技术、微电子技术等，实现电机速度和位置的自适应调整与控制。电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器、通用计算机、DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了快速发展，电动机控制系统正朝着高精度、高性能、网络化、信息化、系统芯片化方向不断进步。

（8）测试技术向高效和自动化发展

电机驱动与控制采用中大规模集成电路后，控制电路简化，有利于电机的驱动器轻薄短小化，并使驱动精度和可靠性提高，同时降低成本。随着电机性能的提高，要求与其配套的检测技术精确度更高。

（9）极端制造技术的使用

微型马达制造技术正在从常规制造、传统制造向极端制造方向发展。所谓极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和系统。如：制造天空飞行器、微纳电机、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品。



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