微特电机行业技术工艺发展分析

第一节 中国微特电机行业基本生产技术、工艺或流程

永磁直流电机电枢制造主要工艺过程：

永磁直流电机转子电枢一般由转轴、铁心、电枢绕组、换向器等构成。是比较复杂的转子组件

1、将铁心及换向器压到轴上。

2、换向器下刻（刻槽）。

3、车换向器外圆。

4、电枢绕组嵌线、接线及焊接。

5、半检。

6、浸漆绝缘处理。

7、半检。

8、精度铁心外圆及轴承档等尺寸。

9、精车（金刚石车）换向器表面。

10、动平衡。

11、铁心表面涂铁红。

第二节 中国微特电机行业新技术研发、应用情况

1、无刷直流电动机控制技术

无刷直流电动机具有调速性能好、控制方法灵活多变、效率高、启动转矩大、过载能力强、无换向火花、无无线电干扰、无励磁损耗及运行寿命长等诸多优点。近年来,由于永磁材料性能提高、制造成本价格下降、电力电子技术发展及对电机性能要求等因素的影响,无刷直流电动机的应用领域迅速扩展。

受控制理论和控制器件的限制,无刷直流电动机很长时间内一直采用经典PID控制,该控制方法可使系统性能满足各种静、动态指标,但系统的鲁棒性不尽人意。面对日益复杂的控制对象,为进一步提高无刷直流电动机调速系统的快速性、稳定性和鲁棒性,智能控制方法受到更多关注。近年来电机控制专用数字信号处理器(DSP)又成为另一被广泛使用的控制方法,DSP实现的电机伺服系统可以只用一片DSP代替单片机和各种接口,且DSP芯片有快速的运算能力,可以实现更复杂、更智能化的算法;可以通过高速网络接口进行系统升级和扩展;可以实现位置、速度和电流的全数字化控制。

2、步进电动机及驱动控制技术

步进电动机系统是由步进电动机及其驱动控制电路构成的。近二十年来,电力电子技术、微电子技术和微处理器技术的飞速发展,极大地推动了步进电动机驱动控制技术的进步,并使之在不断完善中趋于成熟。步进电动机驱动控制技术的发展,在使得步进电动机系统获得更加广泛应用的同时,也使得步进电动机与其驱动电路装置日益成为不可分割的一个整体。步进电动机驱动电路的合理设计与改进,需要对步进电动机运行机理和具体结构设计的透彻了解与深入分析。同时,步进电动机系统的性能和运行品质在很大程度上取决于其驱动电路的结构与性能,同一台电动机配以不同类型的驱动电路,其性能会有较大差异。

1）步进电动机的开环驱动

步进电动机的最早应用是开环系统,现在工业控制大量使用的也是开环系统。步进电动机的设计思想使它开环运行的精度高于通常种类的电机,其运行速度与控制脉冲频率呈严格的正比关系,转过的角度与控制脉冲的个数呈严格的正比关系。

2）步进电动机的闭环伺服控制

随着工业应用的不断深入和相关技术的发展,人们对步进电动机应用系统提出了越来越高的性能要求。闭环伺服控制运行方式从根本上解决了震荡和失步问题,实现了绕组电流的有效控制,提高了效率,拓宽了步进电动机运动控制系统的应用领域。

第三节 微特电机行业国外技术发展现状

国外微电机主要技术发展趋势是：产品向高性能、小体积方向发展；直流微电机向永磁化和无刷化方向发展；控制类微电机向高性能和组合化方向发展；生产技术向集约化、柔软化、自动化方向发展；测试技术向高级化自动化发展。

与此同时，微电机行业面临着以下变化：

1、现代工业用电机甚至家电电机已不再由单纯的交直流电直接供电，而是由电力电子驱动器驱动。

2、电机和驱动器作为高效率自动化生产中的中枢和执行机，其可靠性是产品成功的首要因素。

3、随着电子技术的日新月异，微电机行业和驱动器制造业面临着一个相互收购和合并调整过程。

4、面临市场竞争和市场国际化的趋势，微电机行业正出现国际间强强联合的跨国集团公司。

5、驱动器的引入使现代微电机的设计、材料、生产工艺和制造面临着新要求和新挑战。

6、相对其他工业特别是电子工业，微电机制造业仍然是自动化程度较低的行业，换言之，劳动力占产品成本的比重比较高。

第四节 中国微特电机行业技术开发热点、难点分析

1、开发热点

1）交流微电机及变频控制技术。

2）无刷电机及控制技术。

3）永磁交流伺服电动机及控制系统。

4）步进电动机及驱动控制技术。

5）直线电动机及驱动控制技术。

6）超声波电机及应用技术。

2开发难点

1）IEC最新测试方法、高精度测试装备以及测试技术的掌握。

2）新方法引起的一些损耗值发生变化，超高效电机降耗和工艺，冷轧磁性材料性能。

3）电机系统能耗测试、诊断、节能评估、测试技术；系统误差自动修正；高稳定度负载控制方法；多转矩类型、快速响应型等试验负载。

4）电磁设计程序；耐冲击电压和耐电晕绝缘结构；电磁噪声和振动抑制技术。

5）开关频率和死区时间对电机及电机控制影响；谐波影响及解决方案。

第五节 中国微特电机行业未来技术发展趋势

微特电机制造工序多、涉及精密机构、精细化、微细加工、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量大、精度高。是劳动密集型和技术密集型的高新技术产业。微特电机技术领域主要发展趋势如下：

1、产品向网络化、轻薄短小化、永磁化、无铁芯化、无刷化、驱动器电机一体化、低电压化、高性能和智能化趋势发展。

在网络化和轻薄短小化方面，主要是针对传统产品性能的提高和产品尺寸的缩小。例如对汽车、电动自行车用电机，采用网络化控制、盘式结构，以便同车辆使用部位相适应，缩小体积。又如对旋转变压器，采用补偿，在同样的性能水平下，可以缩小一个机座号，或者同样机座下可提高精度。对多极旋变，误差精度大幅提高。对家电及其他场合使用的交流和直流微电机，采用塑料封工艺技术，可提高温度，降低噪声。为了获得好的动态性能，降低系统成本，无铁芯电机今后在品种规格和产量上将会大幅度增长。这类电机在直流印刷绕组电机、盘式绕组电机、杯形电枢直流微电机等方面，将大量得以推广，用于汽车、电动助力车、印刷设备以及自动化装置和军事装备中。在生命科学方面，主要发展低电压化、驱动器电机一体化和智能化的产品。

在无刷化方面，主要发展无刷直流电机，以提高产品的可靠性和寿命。无刷电机已经广泛应用于家用电器、声像设备、汽车等领域。例如在变频空调器中采用无刷直流电机替代异步电动机，效率可明显提高。空调器的室内风机如用塑封无刷直流电机替代原有的单相异步电机，可获得较好的速度调节特性低噪声。无刷电机的性能优势，已经使其取得广阔的市场前景。

在组合化方面主要是适应军事装备和工业自动化设备的小型化要求，将驱动器、角度传感器、速度传感器、伺服电动机、减速器和制动器等根据不同用途组合成一体，发展驱动器电机一体化产品，作为一个独立的功能组件或部件，或者发展直接驱动和直线驱动产品。例如整机采用电机转子直接作为驱动元件，省掉了中间的传动机构，不但使其结构简化，又可以提高系统精度。

2、生产技术向集约化、柔性化、自动化、专业化以及生产协作配套网络化发展。

发达国家十分重视微特电机生产线柔性化生产。随着国际市场竞争的加剧，微特电机产品的市场寿命越来越短，因此，要十分重视电机生产线柔性化生产，这样可以克服以多品种小批量为特点的微特电机生产组织上的困难。而生产方式集约化、自动化和专业化、生产协配套和网络化，则可以使以大批量为特点的微特电机生产实现规模化经济。继续采用CAD/CAM等软件，缩短产品研发周期和减少成本。

3、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。

4、大型精密、复杂、长寿命模具向高技术含量模具发展。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展前景的大型精密、复杂、长寿命模具。又由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。


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