文／朱則剛／

永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著稀土永磁材料和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型電機(jī)，直流電機(jī)具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)用前景的電子控制電機(jī)。

永磁無刷電機(jī)是永磁無刷直流電機(jī)、永磁無刷交流同步電機(jī)、永磁無刷直線電機(jī)和永磁無刷力矩電機(jī)的總稱。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)是近年隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型電機(jī)，它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，保留了有刷直流電動(dòng)機(jī)寬闊而平滑的優(yōu)良調(diào)速性能。同時(shí)又克服了有刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列的缺點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，面對(duì)能源緊張、環(huán)境污染和機(jī)器人的快速發(fā)展，21世紀(jì)應(yīng)發(fā)展具有高效率低能耗、高出力省材料、高性能高可靠、小尺寸輕重量等特點(diǎn)的微特電機(jī)產(chǎn)品，由于磁性材料、電力電子技術(shù)、集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，永磁無刷電機(jī)具有上述特點(diǎn)，因此它已是目前微特電機(jī)的發(fā)展主流?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)和永磁材料的發(fā)展又為其發(fā)展提供了便利條件，因此永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有很強(qiáng)的生命力和發(fā)展前途。

一、技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)拉動(dòng)加速永磁無刷電機(jī)的發(fā)展

面向21世紀(jì)，滿足與地球環(huán)境共存、與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合、機(jī)器人要求的微特電機(jī)將得到更快發(fā)展，并將構(gòu)筑起“微特電機(jī)的新時(shí)代”。與地球環(huán)境共存要求電機(jī)高效節(jié)能、高出力省材料、靜音舒適、無害無污染等。與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合要求電機(jī)小型化、片狀化、高速化、輕量化、高精度、高性能等。機(jī)器人用電機(jī)要求高出力、低慣量、低速大力矩、智能化等。為了滿足上述要求，國(guó)外微特電機(jī)制造公司，尤其是主要制造商，十分重視永磁無刷電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究、開發(fā)。電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選擇參數(shù)，減少力矩脈動(dòng)和噪音，擴(kuò)大調(diào)速范圍；多極集中繞組，減少繞組端部長(zhǎng)度，拼塊式或鉸鏈?zhǔn)诫姌袥_片提高槽滿率，高效率高性能驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究，高性能永磁材料的采用，提高了效率，節(jié)省了材料，縮小了體積，減輕了重量，這些技術(shù)的研究和開發(fā)使永磁無刷電機(jī)具有高效節(jié)能、高出力省材料、高可靠高性能、體積小重量輕等優(yōu)點(diǎn)，也使永磁無刷電機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展和成熟。

有資料顯示，家電領(lǐng)域使用的電機(jī)約占整個(gè)微特電機(jī)的15%?？照{(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱等主要家電最早使用單相異步電動(dòng)機(jī)，但效率低、利用率低。為了節(jié)能，90年代初家電開始采用變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。目前日本90%以上的空調(diào)器采用永磁無刷直流電機(jī)，替代異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速。我國(guó)空調(diào)器制造廠也開始采用永磁無刷直流電機(jī)，以獲得更好的節(jié)能效果和節(jié)省材料。在相同的額定功率和額定轉(zhuǎn)速下，如果單相異步電動(dòng)機(jī)的體積和重量為100%，則永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的體積為38%，重量為34.8%，用銅量為20.9%，用鐵量為36.5%，效率提高10%以上。

永磁無刷電機(jī)已得到廣泛應(yīng)用，并將進(jìn)一步拓寬使用領(lǐng)域，需求量的增加，有力地拉動(dòng)了永磁無刷電機(jī)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用的微特電機(jī)數(shù)量約占整個(gè)微特電機(jī)的38%，HDD主軸電機(jī)、打印機(jī)主軸電機(jī)、復(fù)印機(jī)主軸電機(jī)、計(jì)算機(jī)風(fēng)機(jī)、高檔DVD主軸電機(jī)都是采用永磁無刷電機(jī)，而且是精密永磁無刷電機(jī)，由于精度要求高，均采用粘結(jié)釹鐵硼、整片電樞沖片、多極集中繞組、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。手機(jī)用的振動(dòng)電機(jī)，不論是圓柱形還是鈕扣式振動(dòng)電機(jī)絕大部分還是采用有刷直流電機(jī)，但也有無刷振動(dòng)電機(jī)，目前沒有得到廣泛使用。

為了盡可能提高效率，電機(jī)永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼，電樞沖片采用拼塊式或鉸鏈?zhǔn)剑鄻O集中繞組，根據(jù)用戶使用要求電機(jī)可做成外轉(zhuǎn)子或內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)?？照{(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱等為主的家電領(lǐng)域?qū)⒃絹碓蕉嗟夭捎糜来艧o刷電機(jī)。電動(dòng)車用的微特電機(jī)約占整個(gè)微特電機(jī)的17%。我國(guó)生產(chǎn)電動(dòng)自行車其驅(qū)動(dòng)電機(jī)大部份采用有刷直流電機(jī)。但由于直流有刷電機(jī)有壽命短，維修難的缺點(diǎn)，隨著永磁無刷直流電機(jī)價(jià)格的下降及控制器可靠性的提高，采用永磁無刷電機(jī)越來越多。

工業(yè)領(lǐng)域中各類加工機(jī)械設(shè)備、IC設(shè)備、電梯等伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，最初用的是有刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。70年代后，變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)不斷替代有刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)樽冾l調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的性價(jià)比優(yōu)于有刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、干擾小、維護(hù)少、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。由于永磁無刷電機(jī)具有比異步電動(dòng)機(jī)體積更小，重量更輕，效率更高等優(yōu)點(diǎn)，中小功率異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)正在逐步被永磁無刷電動(dòng)機(jī)取代，電機(jī)永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼，繞組形式有集中繞組和分布繞組兩種，主要是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。目前精密加工機(jī)械、IC制造設(shè)備絕大部份采用數(shù)字式永磁交流同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)，一般工業(yè)機(jī)械采用永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電梯采用永磁無刷同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)后，不僅具有體積小、節(jié)能、控制性能好的優(yōu)點(diǎn)，又容易實(shí)現(xiàn)減速直接驅(qū)動(dòng)，消除齒輪減速裝置，低噪聲、平層精度和舒適性都優(yōu)于以前的有刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速和異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，適合在無機(jī)旁電梯中使用，因此永磁無刷同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)得到各大電梯公司的青睞。

二、機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域采用永磁無刷電機(jī)將是發(fā)展趨勢(shì)

由于能源緊張和環(huán)境污染日益加強(qiáng)，電動(dòng)汽車顯示出強(qiáng)勁的生命力，被汽車生產(chǎn)廠和消費(fèi)者普遍看好。美國(guó)通用、日本豐田、法國(guó)雪鐵龍等大汽車公司都將電動(dòng)汽車作為發(fā)展方向。我國(guó)也高度重視，電動(dòng)汽車已經(jīng)被科技部列為國(guó)家重大攻關(guān)項(xiàng)目，也是發(fā)展綠色交通的重要內(nèi)容之一。汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有有刷直流電機(jī)和永磁無刷電機(jī)，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有有刷直流電機(jī)、變頻異步電機(jī)和永磁無刷電機(jī)，但它們的發(fā)展趨勢(shì)都是永磁無刷電機(jī)，尤其是日本汽車制造商都采用永磁無刷電機(jī)。凡是電動(dòng)車中涉及安全等重要系統(tǒng)中用的電機(jī)采用永磁無刷電機(jī)替代有刷直流電機(jī)將是一個(gè)趨勢(shì)。電機(jī)永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼，繞組形式有集中繞組和分布繞組兩種，電機(jī)結(jié)構(gòu)有外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子兩種。至于汽車中用的一般電機(jī)目前仍然是有刷直流電機(jī)為主。

高速高精度加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，目前主要還是用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲桿結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)九十年代初開始應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),其與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,有速度提高30倍,加速度提高10倍,最大達(dá)10g，剛度提高7倍等一系列優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)也存在一些缺點(diǎn)和問題，如控制難度大、磁干擾、成本較高等，但是總的發(fā)展趨勢(shì)是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)占比重會(huì)越來越大，很有可能將來成為機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的主體。由于永磁無刷同步式直線伺服電機(jī)具有效率高，推力密度大，可控性好等優(yōu)點(diǎn)，盡管其對(duì)隔磁防塵要求高和裝配較困難，但現(xiàn)在已成為機(jī)床用直線電機(jī)的主流。其他領(lǐng)域包括武器裝備、機(jī)器人、宇航等用微特電機(jī)。這些使用領(lǐng)域選用各類電機(jī)，品種規(guī)格繁多，如美國(guó)軍用微特電機(jī)有5000多個(gè)品種，年生產(chǎn)量只有300萬臺(tái)。

隨著機(jī)器人、宇航事業(yè)的發(fā)展，對(duì)微特電機(jī)的需求量將增加，要求也將提高。這些領(lǐng)域的伺服驅(qū)動(dòng)類電機(jī)也向永磁無刷電機(jī)發(fā)展，如美國(guó)研制和生產(chǎn)軍用、宇航用微特電機(jī)骨干單位科爾摩根公司，有兩個(gè)永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)系列，M系列有5個(gè)機(jī)座號(hào)，47個(gè)品種。MT系列產(chǎn)品比M系列產(chǎn)品體積更小，效率更高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小，接線插頭可旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高了武器裝備的快速性、小型化、可靠性和可維性，滿足了武器裝備伺服控制系統(tǒng)要求，廣泛用于雷達(dá)、宇航等領(lǐng)域。德國(guó)西門子公司和芬蘭ABB公司生產(chǎn)的額定功率3820kW，額定電壓2800V，額定轉(zhuǎn)速135r/min的永磁無刷電機(jī)已經(jīng)使用在豪華游輪、破冰船、工程船等吊艙式推進(jìn)器，現(xiàn)正在推廣到潛艇，替代有刷直流電動(dòng)機(jī)，提高潛艇性能。

永磁無刷電機(jī)是集新型永磁材料、電力電子、集成電路、計(jì)算機(jī)及電機(jī)技術(shù)于一體的產(chǎn)品，相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，是永磁無刷電機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)。高性能釹鐵硼永磁材料下游應(yīng)用領(lǐng)域主要分為兩大類：一類為傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，包括VCM、消費(fèi)類電子產(chǎn)品(手機(jī)、光盤驅(qū)動(dòng)器等)，其需求較為穩(wěn)定。一類為新能源和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，主要應(yīng)用于稀土永磁電機(jī)。稀土永磁電機(jī)是近年來新興的替代傳統(tǒng)電機(jī)的新型節(jié)能環(huán)保電機(jī)，其節(jié)能體現(xiàn)在采用永磁體勵(lì)磁的方式提高了電機(jī)效率，達(dá)到節(jié)能的效果；環(huán)保體現(xiàn)在降低能耗和減少排放。

80年代初釹鐵硼稀土永磁材料的出現(xiàn)及高速發(fā)展，為永磁無刷電機(jī)提供高剩磁感應(yīng)強(qiáng)度、高矯頑力、高磁能積的永磁體，其溫度系數(shù)大，居里點(diǎn)低，容易氧化生銹的不足，得到不斷的改進(jìn)提高，現(xiàn)釹鐵硼永磁材料最高的工作溫度可達(dá)180℃，一般也可達(dá)到150℃，通過涂覆處理解決氧化生銹問題。永磁無刷電機(jī)大部份采用粘結(jié)或燒結(jié)釹鐵硼，隨著國(guó)家對(duì)新能源及節(jié)能減排力度的加大，預(yù)計(jì)未來幾年，我國(guó)在風(fēng)電、節(jié)能電梯、新能源汽車以及節(jié)能環(huán)?？照{(diào)等行業(yè)快速發(fā)展。預(yù)計(jì)至2014年，我國(guó)新能源和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茆S鐵硼體需求量將達(dá)到約2.7萬噸，三年復(fù)合增長(zhǎng)率為34.4%。

隨著電力電子技術(shù)和產(chǎn)品換代更新，半導(dǎo)體開關(guān)器件性能不斷提高，容量不斷增大，成本不斷降低。隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已有不少電機(jī)專用集成塊，近幾年出現(xiàn)了專門用于電機(jī)控制的高性能、低價(jià)位的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)永磁無刷電機(jī)控制技術(shù)起到有力的推動(dòng)作用，為永磁無刷電機(jī)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

三、汽車雨刮永磁無刷電機(jī)的運(yùn)用實(shí)例

永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著稀土永磁材料和電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型電機(jī)，隨著汽車電子器件的迅猛發(fā)展，車用電控單元的日新月異，無刷直流電機(jī)在汽車電器設(shè)備中的應(yīng)用受到越來越多的重視。永磁無刷直流電機(jī)具有調(diào)速范圍寬、體積小、起動(dòng)迅速、運(yùn)行可靠、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于汽車電器。以下介紹汽車雨刮永磁無刷電機(jī)的運(yùn)用實(shí)例。

汽車雨刷電動(dòng)機(jī)是汽車用小型電動(dòng)機(jī)的一種，主要用來帶動(dòng)刮水器的刷片刮刷汽車擋風(fēng)玻璃上的雨、雪和塵土等臟物，保證駕駛員的行車安全。目前國(guó)產(chǎn)汽車上多采用氣動(dòng)刮水器，動(dòng)力源為壓縮空氣，只有少數(shù)汽車上才采用電動(dòng)刮水器。氣動(dòng)刮水器需用氣泵，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的損耗，且壽命短。當(dāng)前國(guó)外幾乎所有汽車上均采用電動(dòng)刮水器，它的動(dòng)力源為直流電動(dòng)機(jī)。

雨刷電動(dòng)機(jī)早期采用并激式或復(fù)激式直流電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。目前幾乎都采用永磁式直流電動(dòng)機(jī)。雨刷電動(dòng)機(jī)功率一般是4~150W，其中10W以下的電動(dòng)機(jī)大多數(shù)帶動(dòng)一個(gè)刷片；15W以上的電動(dòng)機(jī)都帶動(dòng)兩個(gè)相同的刷片。雨刷電動(dòng)機(jī)一般做成雙速（少數(shù)的只有一個(gè)速度），分高速和低速兩擋。為了減小電動(dòng)機(jī)的體積，提高電機(jī)的輸出功率，電動(dòng)機(jī)本身轉(zhuǎn)速不能做得太低，一般設(shè)計(jì)為2000~2500r／min，然后通過機(jī)械減速裝置使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到技術(shù)條件規(guī)定的轉(zhuǎn)速。減速裝置的傳動(dòng)比一般在i= 40~70，采用一級(jí)蝸桿蝸輪減速或二級(jí)齒輪減速。通常電動(dòng)機(jī)和減速裝置做成一體。

雨刮器的動(dòng)力源來自電動(dòng)機(jī)，它是整個(gè)雨刮器系統(tǒng)的核心。雨刮器電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量要求是相當(dāng)高的。它采用直流永磁電動(dòng)機(jī)，安裝在前檔風(fēng)玻璃上的雨刮器電動(dòng)機(jī)一般與蝸輪蝸桿機(jī)械部分做成一體。雨刮器總成含有電動(dòng)機(jī)、減速器、四連桿機(jī)構(gòu)、刮水臂心軸、刮水片總成等。一般情況下在汽車組合開關(guān)手柄上有雨刮器控制旋扭，設(shè)有低速、高速、間歇3個(gè)檔位。雨刮器是由電機(jī)帶動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣伪鄣耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刮雨動(dòng)作。一般接通電機(jī)，即可讓雨刮器工作。通過選拔高速低速檔，可以使電機(jī)的電流發(fā)生大小變化，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制雨刮器的工作快慢。雨刮器電動(dòng)機(jī)采用3刷結(jié)構(gòu)以方便變速。間歇時(shí)間由間歇繼電器控制，利用電機(jī)的回位開關(guān)觸點(diǎn)與繼電器電阻電容的充放電功能使雨刮器按照一定周期刮掃。當(dāng)按下雨刮器的開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過蝸輪蝸桿的減速增扭作用驅(qū)動(dòng)擺臂，擺臂帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)安裝在前圍板上的轉(zhuǎn)軸左右擺動(dòng)，最后由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)雨刮片刮掃擋風(fēng)玻璃。手柄頂端是洗滌器按鍵開關(guān)，按下開關(guān)有洗滌水噴出，配合雨刮器洗滌檔風(fēng)玻璃。

一般接通電機(jī)讓雨刮器工作。通過選拔高速低速檔，可以使電機(jī)的電流發(fā)生大小變化，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制雨刮器的工作快慢。汽車的雨刮臂有兩個(gè)，電機(jī)一般是一個(gè)，稱為“單機(jī)雙臂”，也有每個(gè)雨刮器帶一只電機(jī)，稱為“單機(jī)單臂”。有些雨刮臂還附帶膠水管，水管接至洗滌器上，按一下開關(guān)會(huì)有水注噴向前檔風(fēng)玻璃。在一些中高級(jí)轎車上，不但前后檔風(fēng)玻璃有雨刮器，就是前大燈也有一支小小的雨刮片，用以清除前燈玻璃上的塵埃。關(guān)閉雨刮器時(shí)，雨刮臂往往不停在適當(dāng)?shù)奈恢?，阻礙駕駛員的視線。為解決這一問題，雨刮器設(shè)有一個(gè)回位開關(guān)，它控制雨刮器電機(jī)，當(dāng)雨刮臂停在檔風(fēng)玻璃下的適當(dāng)位置時(shí)，電機(jī)才會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

隨著電子計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的進(jìn)一步完善，給電機(jī)設(shè)計(jì)提供了新的途經(jīng)，即利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立雨刷電動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)。電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及三方面：建立精確的數(shù)字模型，確定設(shè)計(jì)變量、因變量及常量，建立目標(biāo)函數(shù)，列出約束條件；選擇最優(yōu)化方法；選用高級(jí)算法語(yǔ)言，編成計(jì)算機(jī)程序，求得具體解答。雨刷電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在我國(guó)剛剛起步，目前國(guó)外基本上都采用電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，有專門的CAD系統(tǒng)軟件，這樣才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高性能和低成本的雨刷電動(dòng)機(jī)。我國(guó)雨刷電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)也必須向這個(gè)方向發(fā)展。

我國(guó)汽車雨刷電動(dòng)機(jī)的磁鋼采用鐵氧體永磁材料與外國(guó)相比材料質(zhì)量較差，主要是磁粉粒度不均，幾何形狀不規(guī)則，燒結(jié)時(shí)變形大，因而性能不穩(wěn)定，結(jié)果同樣功率的電動(dòng)機(jī)體積比國(guó)外產(chǎn)品大。磁鋼是雨刷電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，直接影響電機(jī)性能，提高磁性能的穩(wěn)定性，每批磁鋼的參數(shù)應(yīng)一致。提高磁能積，特別是提高He值。近幾年來，出現(xiàn)了一種新的永磁材料就是釹鐵硼。該材料的最大磁能積可達(dá)318kJ/m，Br為1.1T，He為796kA/m，價(jià)格比稀土永磁材料低。

我國(guó)汽車雨刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)與汽車工業(yè)是同步發(fā)展的。從產(chǎn)品上來說，中型卡車是氣動(dòng)刮水器，輕型車、吉普車及客車為電動(dòng)刮水器。但從發(fā)展看，必然都采用電動(dòng)刮水器。因此汽車雨刷電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量將很大。為了滿足國(guó)內(nèi)需要，尚需努力。對(duì)于引進(jìn)的轎車車型，我國(guó)的雨刷電動(dòng)機(jī)不太適應(yīng)，主要是永磁材料性能差，電機(jī)體積偏大，存在著一定的差距。國(guó)外電機(jī)設(shè)計(jì)均采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)，我國(guó)雨刷電動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)剛剛起步。國(guó)外電機(jī)機(jī)殼多為卷制工藝，我國(guó)多為拉伸工藝。國(guó)外轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡多用計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)去不平衡量。我國(guó)多用粘結(jié)劑加重不平衡量，粘結(jié)劑質(zhì)量不高。國(guó)外電機(jī)用磁鋼性能高，參數(shù)穩(wěn)定，顆粒均勻，我國(guó)比較差。國(guó)外電機(jī)百分之百檢測(cè)，計(jì)算機(jī)控制。我國(guó)多數(shù)廠家為抽檢，手工測(cè)試。我國(guó)雨刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)方興未艾，生產(chǎn)廠家很多，但是多數(shù)廠家設(shè)備落后，工廠小而全，分散重復(fù)，需組織專業(yè)化生產(chǎn)。與國(guó)外相比，企業(yè)開發(fā)能力差，基本上處于來圖加工和仿制階段。電機(jī)設(shè)計(jì)還停留在手工核算階段，必須進(jìn)行電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)CAD軟件系統(tǒng)。相信在將來，我國(guó)會(huì)把雨刷電機(jī)的質(zhì)量、性能和產(chǎn)量搞上去，趕超世界先進(jìn)水平。

四、永磁無刷電機(jī)的研開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化大有可為

眾所周知，微特電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，隨著信息化社會(huì)不斷發(fā)展，微特電機(jī)的需要量也迅猛增加?，F(xiàn)代微特電機(jī)需求量大,應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,使用面廣，人們可以通過一個(gè)家庭擁有微特電機(jī)數(shù)量的多少來衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家每個(gè)家庭平均擁有50~100臺(tái)微特電機(jī)，我國(guó)大城市居民平均家庭擁有量大約在10~30臺(tái)左右，具有龐大的潛在市場(chǎng)。微特電機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)，一定程度上與社會(huì)發(fā)展水平相適應(yīng)的。按照當(dāng)前微特電機(jī)使用數(shù)量進(jìn)行了排位：信息處理機(jī)器，約占31%；視聽設(shè)備,占17%；汽車用微特電機(jī)占26%；家用電器占23%；工業(yè)機(jī)械和機(jī)器人、武器裝備、輕工機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、保健設(shè)備等用微特電機(jī)約占3%。

根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，從幾個(gè)電子產(chǎn)品產(chǎn)量的預(yù)測(cè)數(shù)字，可以預(yù)測(cè)微特電機(jī)市場(chǎng)的巨大空間：未來全球PC產(chǎn)量1.89億臺(tái)；DVD錄象機(jī)全球達(dá)到1400萬臺(tái)；手機(jī)全球產(chǎn)量達(dá)4.6億臺(tái)（國(guó)內(nèi)1.3億臺(tái)）；數(shù)碼相機(jī)全球產(chǎn)量5000萬臺(tái)，汽車電子產(chǎn)品出現(xiàn)快速發(fā)展。中國(guó)汽車年產(chǎn)量達(dá)2000萬輛，可想其所需配套的微特電機(jī)數(shù)量相當(dāng)可觀。小家電市場(chǎng)正顯示旺銷態(tài)勢(shì)：品種繁多的小家電已成為現(xiàn)代人生活的必需品，今后幾年仍將是我國(guó)小家電發(fā)展的黃金時(shí)期，需求量每年以30%以上速度上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家的小家電產(chǎn)品近200種，而國(guó)內(nèi)還不到100種，可開發(fā)的市場(chǎng)很大。我國(guó)是微特電機(jī)出口大國(guó)，國(guó)際微特電機(jī)市場(chǎng)大，可見微特電機(jī)的市場(chǎng)，無論國(guó)內(nèi)、國(guó)外都存在巨大發(fā)展空間。

我國(guó)改革開放后，經(jīng)濟(jì)得到了迅速發(fā)展，但是，我國(guó)每生產(chǎn)價(jià)值一萬美元的商品，消耗的原材料是日本的7倍，美國(guó)的6倍，甚至比印度還高2倍。我們消耗了全球30%的煤炭，27%的鋼鐵，25%的鋁材和40%的水泥。我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大能源消費(fèi)國(guó)，能源消費(fèi)約占世界的11%，石油對(duì)外依存度已超過40%。為了落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，國(guó)家發(fā)改委編制的中期能源節(jié)約規(guī)劃中將永磁電機(jī)作為節(jié)能推廣產(chǎn)品。因此應(yīng)該積極加速各類永磁無刷電機(jī)的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。我國(guó)是稀土材料儲(chǔ)藏大國(guó)，我們理應(yīng)加強(qiáng)稀土永磁材料的應(yīng)用研究，提高稀土材料的性能，改變目前稀土材料低價(jià)出售的局面，將豐富的資源變成高科技產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀。我國(guó)使用的精密永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)絕大部份依賴進(jìn)口，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年進(jìn)口費(fèi)用2億美元左右，我們有責(zé)任迅速實(shí)現(xiàn)各類永磁無刷電機(jī)產(chǎn)業(yè)化，形成真正的商品，替代進(jìn)口，改變依賴進(jìn)口的局面，使我國(guó)不僅是微特電機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，還要成為微特電機(jī)技術(shù)強(qiáng)國(guó)。

近幾年我國(guó)企業(yè)大都投入大量資金進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)不少國(guó)外先進(jìn)制造設(shè)備和測(cè)試設(shè)備，如有多臺(tái)數(shù)高速?zèng)_床、各種先進(jìn)的自動(dòng)繞線機(jī)以及各種國(guó)外先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。新產(chǎn)品開發(fā)能力有較大提升。有的民營(yíng)企業(yè)已建立批量生產(chǎn)無刷電機(jī)生產(chǎn)線；不少公司都有批量生產(chǎn)振動(dòng)馬達(dá)生產(chǎn)線，有的民企建立了很大的家電用電機(jī)生產(chǎn)線、步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)線，也有的企業(yè)建立了汽車電機(jī)生產(chǎn)線。為了降低生產(chǎn)微特電機(jī)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，微特電機(jī)生產(chǎn)日趨社會(huì)化分工，生產(chǎn)規(guī)?；?、專業(yè)化是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)微特電機(jī)零部件專業(yè)化生產(chǎn)水平有長(zhǎng)足進(jìn)步，許多企業(yè)都引進(jìn)和添置許多設(shè)備，以確保大批量生產(chǎn)的品質(zhì)。

近年來，外資企業(yè)大量移師中國(guó)，為降低成本，都希望零部件就地化，這也大大促進(jìn)我國(guó)微特電機(jī)零部件制造水平不斷提升。許多外資微特電機(jī)企業(yè)紛紛移師中國(guó)內(nèi)地，如日本萬寶至、三洋、三協(xié)、電產(chǎn)、芝蒲、富士以及韓國(guó)天津三星、磁化、惠州友星等公司，這些公司在我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品檔次也在不斷提高。不少高檔產(chǎn)品也移到我國(guó)生產(chǎn)，這就為我們提高產(chǎn)品檔次創(chuàng)造條件。此外，許多應(yīng)用小電機(jī)的整機(jī)廠家也紛紛遷入中國(guó)，比如移動(dòng)通訊制造廠家摩托羅拉、諾基亞、三星、西門子、阿爾卡特、TCL、三洋、松下等公司；還有許多視聽設(shè)備、家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、汽車等等廠家也不斷在華投資辦廠。我國(guó)已出現(xiàn)一批較高水平的零部件制造廠家。能制造轉(zhuǎn)軸、換向器、含油軸承、精密滾珠軸承、電刷等等，產(chǎn)品除與國(guó)內(nèi)配套外，還遠(yuǎn)銷海外。

我國(guó)微特電機(jī)關(guān)鍵材料的自制能力不足，過去不少材料還要依賴國(guó)外進(jìn)口。最近幾年，這種狀態(tài)有很大變化，相關(guān)一部材料都能自己生產(chǎn)，并形成一定規(guī)模。我國(guó)微特電機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備制造能力有明顯提高，不少設(shè)備與國(guó)外備的差距逐步縮小，比如繞線機(jī)、高速?zèng)_床、動(dòng)平衡機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、綜合測(cè)試儀。充磁機(jī)、換向器精車機(jī)等等。在廣東、上海等地已具有一定規(guī)模并在行業(yè)中有一定知名度的制造廠家。不少設(shè)備水平不斷提高，價(jià)格遠(yuǎn)比國(guó)外設(shè)備低，具有很大實(shí)用性和競(jìng)爭(zhēng)能力。微特電機(jī)行業(yè)是技術(shù)密集型、資金密集型、勞動(dòng)密集型行業(yè)。中國(guó)人才資源充足，是發(fā)展微特電機(jī)行業(yè)的重要條件之一。無論是生產(chǎn)線上員工，還是新品開發(fā)人員、管理人員，在中國(guó)都有大批人才資源可供選擇。面對(duì)全球化競(jìng)爭(zhēng)，許多企業(yè)加快了國(guó)際化步伐，積極參與國(guó)際化經(jīng)營(yíng)，不斷加大投資力度，形成一批具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)。

展望我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)未來發(fā)展前景十分看好。應(yīng)該說加快發(fā)展我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的發(fā)展機(jī)遇是存在，同時(shí)，也應(yīng)該看到我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)也面臨許多挑戰(zhàn)，如外資企業(yè)大量將微特電機(jī)生產(chǎn)基地移入中國(guó)大陸；微特電機(jī)用的主要原材料冷軋鋼板、銅漲價(jià)；中國(guó)現(xiàn)階段高端產(chǎn)品開發(fā)能力和制造能力還不足；外銷產(chǎn)品也面臨產(chǎn)品認(rèn)證的挑戰(zhàn)，整機(jī)對(duì)零部件認(rèn)證要交給外方的供應(yīng)商認(rèn)證。可以說，加速發(fā)展我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。只要我國(guó)微特電機(jī)界同仁共同努力，許多困難是可以得到解決。應(yīng)該充分看到發(fā)展我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)有13億人口，自身市場(chǎng)空間大，而且許多應(yīng)用領(lǐng)域還有待于進(jìn)一步開發(fā)，市場(chǎng)潛力大。只要采取科學(xué)對(duì)策和適當(dāng)措施，加強(qiáng)內(nèi)外資企業(yè)合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。外資企業(yè)有資本、技術(shù)、管理優(yōu)勢(shì)，而我國(guó)企業(yè)有勞動(dòng)力、本土、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)。雙方加強(qiáng)合作，有利于優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)雙贏新局面。

隨著全球微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)張，我國(guó)已成為全球微特電機(jī)的主要生產(chǎn)基地和產(chǎn)業(yè)的主要承接地，專業(yè)化分工亦日趨明顯。今后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革不斷深化，創(chuàng)造更加良好的投資環(huán)境，吸引世界各國(guó)更多微特電機(jī)制造廠家來華辦企業(yè)或移入中國(guó)生產(chǎn)，擴(kuò)大零部件本土化水平，這必將大大促進(jìn)我國(guó)微特電機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，也有利于盡快縮小我國(guó)與先進(jìn)國(guó)這的差距。

永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著稀土永磁材料和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型電機(jī)，直流電機(jī)具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，主要表現(xiàn)在調(diào)速方便（可無級(jí)調(diào)速）、調(diào)速范圍寬、低速性能好（啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流?。⑦\(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、效率高、應(yīng)用場(chǎng)合從工業(yè)到民用（如家電、汽車等）場(chǎng)合極其廣泛，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)用前景的電子控制電機(jī)。尤其隨著汽車電子器件的迅猛發(fā)展，車用電控單元的日新月異，無刷直流電機(jī)在汽車電器設(shè)備中的應(yīng)用受到越來越多的重視。由于其具有調(diào)速范圍寬、體積小、起動(dòng)迅速、運(yùn)行可靠、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，人們開始將其運(yùn)用于汽車緩速器的研制方面。由于電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)亦已成熟并日趨完善。永磁同步電動(dòng)機(jī)已在從小到大，從一般控制驅(qū)動(dòng)到高精度的伺服驅(qū)動(dòng)，從人們?nèi)粘Ｉ畹礁鞣N高精尖的科技領(lǐng)域作為最主要的驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)，而且前景會(huì)越來越明顯。