文/陸剛/
現(xiàn)代微特電機既可以用來提供功率(提供動力),也可以用來提供控制(如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、位置等控制),或者兩者兼而有之。隨著國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,現(xiàn)代微特電機廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公自動化、汽車、電動自行車、通信、紡織機械和航天軍工領(lǐng)域。微特電機產(chǎn)品因其用途廣泛而具有廣闊的市場前景,現(xiàn)代微特電機不僅僅是一種零件級的產(chǎn)品,而是已經(jīng)上升到了系統(tǒng)級的層面。這不僅對現(xiàn)代微特電機的設(shè)計、生產(chǎn)提出了更高的要求,同時也提供了更廣闊的產(chǎn)品應(yīng)用空間、經(jīng)濟(jì)利潤空間和行業(yè)發(fā)展空間。新型節(jié)能微特電機技術(shù)是國家未來5年新型元器件重點發(fā)展技術(shù)之一。為滿足各種應(yīng)用的要求,不斷開發(fā)新型結(jié)構(gòu)、采用新型材料、改進(jìn)加工工藝是今后微特電機技術(shù)發(fā)展的重點,應(yīng)引起有關(guān)部門的關(guān)注。
近年來,隨著信息技術(shù)、材料技術(shù)、生命技術(shù)、能源技術(shù)的發(fā)展,推動著世界電機行業(yè)新技術(shù)跨入一個空前的發(fā)展階段,微特電機是電機行業(yè)中一個十分重要的分支,因此微特電機技術(shù)的發(fā)展,正在進(jìn)入一個發(fā)展的新階段。微特電機技術(shù)所涉及的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域包括了電機技術(shù)、材料技術(shù)、計算技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,屬多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域交叉的綜合技術(shù),是典型的光機電一體化產(chǎn)品。各學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域中的最新成果都能很快在微特電機領(lǐng)域中得到應(yīng)用,尤其是新材料的發(fā)展和應(yīng)用,新一代驅(qū)動技術(shù)的研制和應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的發(fā)展,都給微特電機領(lǐng)域帶來新的發(fā)展理念,并深入到各個產(chǎn)品中。
微特電機的材料涉及硅鋼片、永磁材料、銅線、絕緣材料等,近年來,用于計算機外圍設(shè)備的無刷直流電動機、步進(jìn)電動機,用于儀器風(fēng)扇的小功率電動機以及高精度、低噪聲的直流永磁電動機在國際市場上都有美好的發(fā)展前景。因此,加強微特電機的材料技術(shù)的研究十分重要。
原材料工業(yè),對微特電機的生產(chǎn)影響很大,如硅鋼片、永磁材料、銅線、絕緣材料等,我國永磁材料的生產(chǎn)發(fā)展很快,高性能的釹鐵硼永磁材料的工業(yè)產(chǎn)量已達(dá)到適當(dāng)規(guī)模,這加速了高質(zhì)量小功率永磁電動機的生產(chǎn)。我國有許多工廠生產(chǎn)鐵氧體永磁材料,總產(chǎn)量也很大,這是我國特色可以滿足國內(nèi)需要。今后有必要進(jìn)一步提高材料的特性和質(zhì)量,并降低成本。
國際化是我國微特電機企業(yè)最終的發(fā)展方向。現(xiàn)在全球微電機的生產(chǎn)、銷售趨勢已日趨明顯,只有走國際化的道路,才能實現(xiàn)在全球環(huán)境下,主動參與競爭,才能立足國內(nèi),占領(lǐng)國際市場,同時企業(yè)才能發(fā)展起來。據(jù)統(tǒng)計,中國每1萬美元國內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗是日本的40倍。英國《金融時報》的調(diào)查顯示,如果中國企業(yè)都按照國際標(biāo)準(zhǔn)實施環(huán)保措施,中國經(jīng)濟(jì)的競爭力將喪失殆盡。價廉物美不再是中國商 品的優(yōu)勢,而是中國企業(yè)的悲哀,以當(dāng)前相當(dāng)普遍的貼牌生產(chǎn)為例,中國的企業(yè)利用別人的品牌或技術(shù),利潤永遠(yuǎn)稀薄得只能夠維持生計。我們只能做加工廠,給人家打工,掙加工費,是不可能使企業(yè)的國際競爭力上臺階的。
企業(yè)最終的競爭力取決于三個因素:成本優(yōu)勝、產(chǎn)品優(yōu)勝、品牌優(yōu)勢。所謂品牌優(yōu)勢是指消費者愿意為一個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品支付比其他競爭對手生產(chǎn)的質(zhì)量、性能相同的產(chǎn)品更高的價格。一般來講,成本優(yōu)勝的取得所需的時間最短;產(chǎn)品優(yōu)勝的取得需要較長的時間;品牌優(yōu)勢的積累需要的時間最長,也最困難。打造品牌就意味著放棄短期利益,長期不懈地滿足客戶的要求,培養(yǎng)客戶的忠誠度,最終贏得客戶的信賴。我們有世界規(guī)模的產(chǎn)品,無世界規(guī)模的品牌。有品無牌的最終結(jié)果就是中國企業(yè)很難在國際競爭中獲勝。中國的國內(nèi)市場實際上已經(jīng)是國際化市場,從這個意義證明,國際化是中國企業(yè)的現(xiàn)實選擇。立足長遠(yuǎn),我們的國際化道路不能緊緊依靠所謂的低成本,我們需要培養(yǎng)自已的核心競爭力和國際品牌。
無刷電動機是微特電機的發(fā)展方向,已使用于各個領(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%~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,另一方面,為實現(xiàn)高效節(jié)能,實現(xiàn)最佳的磁場設(shè)計;開發(fā)專用換流器等措施,達(dá)到高效、節(jié)能、小型、輕量。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。
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)子是旋轉(zhuǎn)磁極結(jié)構(gòu),大多選用高磁性能的釹鐵硼永磁材料。微特電機行業(yè)首先對有市場的手機小型化要進(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。
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。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。零部件和關(guān)鍵材料專業(yè)、規(guī)?;?、高品質(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。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。
在“十二五”的重要時期,我國微特電機行業(yè)如何抓住機遇,跟隨世界微特電機產(chǎn)品發(fā)展趨勢,加速我們自己的微特電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使我國成為微特電機生產(chǎn)和技術(shù)的大國強國,不僅滿足國內(nèi)市場需求,而且成為出口繼續(xù)高速增長的行業(yè),這是我國微特電機行業(yè)的重要任務(wù)。
微特電機產(chǎn)業(yè)是基礎(chǔ)行業(yè),除軍用微特電機之外,是對外完全開放和實行較充分的市場經(jīng)濟(jì)的行業(yè)。目前,我國微特電機制造生產(chǎn)廠商可分成三大塊,一是外國獨資企業(yè),隨著微特電機生產(chǎn)銷售全球化進(jìn)度加快,競爭激烈,外國微電機廠商,尤其是日本的微電機大公司都在我國投資建廠,實現(xiàn)規(guī)模化大生產(chǎn),在我國微特電機產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快,但研究開發(fā)仍然在日本國內(nèi);二是不少國有微特電機廠,由于體制和機制不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì),缺乏市場經(jīng)濟(jì)的競爭能力,經(jīng)營狀況困難,處于萎縮狀態(tài)。三是民營企業(yè),由于體制精簡和機制靈活,生產(chǎn)效率較高,成本較低,產(chǎn)品有競爭力,但規(guī)模不大。激烈的市場經(jīng)濟(jì)對企業(yè)提出了更高要求,民營微特電機生產(chǎn)企業(yè)急需通過技術(shù)改造和加強管理進(jìn)行二次創(chuàng)業(yè)。通過技術(shù)改造擴大生產(chǎn)規(guī)模,實行規(guī)?;a(chǎn),進(jìn)一步降低成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量。國有全資微特電機廠要加快改革和調(diào)整的步伐,通過改制和重組,實行資源優(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接一個的情況下,我國微特電機生產(chǎn)廠商組建大集團(tuán)公司,實行強強聯(lián)合和合資,多渠道籌集資金。一方面加強研究開發(fā)力量,瞄準(zhǔn)潛在市場,開發(fā)高新產(chǎn)品;另一方面加大技術(shù)改造的力度,實施現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)?;a(chǎn),不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,以優(yōu)質(zhì)低價創(chuàng)立自己的名牌產(chǎn)品,并加強營銷,開拓國內(nèi)外市場。微特電機是服務(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,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。
我國是家電生產(chǎn)大國,空調(diào)機、冰箱、微波爐、電風(fēng)扇、排煙機的生產(chǎn)量已是世界第一,家電用電機市場很大。經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新,我國家電技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量與國際水平相當(dāng),為了不斷滿足用戶要求和適應(yīng)信息時代的需求,實現(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,家電的更新?lián)Q代周期很快,對為其配套的電機提出了高效率、低噪聲、低振動、低價格,可調(diào)速和智能化的要求。因此,家電電機制造廠要高度重視家電的發(fā)展信息和趨勢,了解國內(nèi)獨資企業(yè)生產(chǎn)家電電機的性能和水平,在生產(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品的同時,緊跟家電發(fā)展對電機提出的新要求,開發(fā)新產(chǎn)品,提升產(chǎn)品檔次和質(zhì)量。
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,計算機及軟件為基礎(chǔ)。信息產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外都得到高度重視和獲得高速發(fā)展,與其配套的外部設(shè)備也隨之高速發(fā)展,軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、打印機、傳真機、復(fù)印機也以兩位數(shù)增長。為其配套的關(guān)鍵部件微電機需求量大,要求越來越高,這類電機絕大部份是精密永磁無刷電動機、精密步進(jìn)電機。
永磁無刷電動機集有刷直流電機和交流異步電動機的優(yōu)點于一體,效率高,調(diào)速方便,有利于實現(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,價格不斷降低,替代步伐會加快。日本早已開發(fā)家電用的永磁無刷電機,現(xiàn)不少公司已批量生產(chǎn)。我國近年才開發(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)加強開發(fā),增加品種,并擴展到家用風(fēng)扇、排煙機、吸塵器、健身器等小家電領(lǐng)域。為了提高產(chǎn)品競爭能力,適應(yīng)產(chǎn)品壽命周期越來越短,國外大公司都采用CAD優(yōu)化設(shè)計,縮短開發(fā)時間,實現(xiàn)樣機一次成功,以不斷滿足家電發(fā)展的要求。我國微特電機行業(yè)要提高和深化水平,不僅解決制圖,而且要實現(xiàn)電磁、結(jié)構(gòu)、冷卻的優(yōu)化設(shè)計,甚至達(dá)到仿真,提高產(chǎn)品的固有質(zhì)量和效率。采用新結(jié)構(gòu)、新工藝,提高電機效率和生產(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。同時這種結(jié)構(gòu)節(jié)省磁性材料,降低成本。
面向國際國內(nèi)兩個市場,發(fā)展品種,提高質(zhì)量,加速結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高產(chǎn)品檔次,創(chuàng)自主品牌產(chǎn)品,加大出口份額。穩(wěn)定發(fā)展一般微特電機產(chǎn)品,重點發(fā)展高技術(shù)含量產(chǎn)品,如機電一體化和數(shù)字化微電機,組合化微電機,稀土永磁微電機和精密步進(jìn)電機等,同時要針對國外需求,研究市場,開發(fā)具有出口前景的微特電機。培育發(fā)展具有現(xiàn)代企業(yè)制度的國際水準(zhǔn)的集團(tuán)公司,參與國際競爭。建立自己的技術(shù)中心,開發(fā)具有國際先進(jìn)水平、實用且外觀精致的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品牌產(chǎn)品,使重點產(chǎn)品接近世界水平,高技術(shù)產(chǎn)品占產(chǎn)品品種發(fā)展總數(shù)的20%。加大引進(jìn)技術(shù)消化與吸收,重點解決經(jīng)濟(jì)規(guī)模生產(chǎn)的制造工藝技術(shù),加快在線檢測和自動檢測步伐,實現(xiàn)裝備現(xiàn)代化、自動化、提高效率、壽命和可靠性。微特電機新材料應(yīng)用方面,一是解決釹鐵硼的矯頑力和剩磁的溫度系數(shù)大等問題,使其盡快大量應(yīng)用于微電機中,以提高電機力能指標(biāo);二是加快工程塑料制品在電機中的應(yīng)用,以減輕重量,降低生產(chǎn)成本。大力推進(jìn)微電機國家強制性標(biāo)準(zhǔn)的實施,引導(dǎo)企業(yè)采用推薦性標(biāo)準(zhǔn),積極采用國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),加速與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
微特電機產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展目標(biāo):加速無刷直流電機、交流伺服電機、微型振動電機、交流變頻調(diào)速電機、直線電機、開關(guān)磁阻電動機、超聲波電機等產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐,為我國通信計算機、機器人、電動車等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)工業(yè)改造、家電產(chǎn)品更新?lián)Q代等提供先進(jìn)的產(chǎn)品;加快電子信息技術(shù)在微電機中的應(yīng)用普及,如變頻調(diào)速驅(qū)動技術(shù)、集成換向電路、DSP 控制技術(shù)等,加快發(fā)展機電一體化產(chǎn)品;提升 CAD、CAT 功能,擴大應(yīng)用,更好地節(jié)能、節(jié)材,提高電機效率和檢測能力;加快微電機的表面處理技術(shù),以提高電機外觀質(zhì)量;加快對國外微電機技術(shù)的追蹤和技術(shù)攻關(guān)步伐,提高創(chuàng)新能力。
“十二五”期間,我國微特電機產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢將是節(jié)能和智能化;微、輕、薄和高速化;無刷化和驅(qū)動、控制電路集成化和專用化;低噪音、低振動、低干擾;新結(jié)構(gòu)、新原理產(chǎn)品開發(fā)。微特電機行業(yè)的重點項目和重點工作圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo),要充分利用我國勞動力資源豐富和原材料便宜的優(yōu)勢,不斷擴大生產(chǎn)能力,例如:各類無刷電機的開發(fā)和批量生產(chǎn),直線電動機的開發(fā)和推廣,小型精密步進(jìn)電機的開發(fā)和生產(chǎn),與電機配套的驅(qū)動控制和傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?,F(xiàn)代微特電機的種類很多,應(yīng)用背景與要求各不相同,這就決定了現(xiàn)代微特電機發(fā)展的多樣性。主要的發(fā)展方向可以概括為以下幾方面:
無刷化。在無刷化方面,主要發(fā)展無刷直流電機,以提高產(chǎn)品的可靠性和壽命。在很多應(yīng)用場合電源都是直流的,因此傳統(tǒng)的有刷直流電機的使用非常廣泛。但是有刷電動機有很多缺點,如換向火花大、電磁干擾嚴(yán)重、壽命短等等。所以目前正逐漸被無刷電動機所替代。無刷電動機的種類很多,雖然最常用的是指永磁無刷直流電動機,但是其他的只要不帶電刷換向裝置的電動機,像永磁同步電動機、步進(jìn)電動機、開關(guān)磁阻電動機等,都可以算作無刷電動機。這些無刷化的電動機都可克服傳統(tǒng)有刷直流電動機的缺點。無刷電機已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用電器、聲像設(shè)備、汽車等領(lǐng)域。例如在變頻空調(diào)器中采用無刷直流電機替代異步電動機,效率可明顯提高??照{(diào)器的室內(nèi)風(fēng)機如用塑封無刷直流電機替代原有的單相異步電機,可獲得較好的速度調(diào)節(jié)特性低噪聲。無刷電機的性能優(yōu)勢,已經(jīng)使其取得廣闊的市場前景。
直驅(qū)化?,F(xiàn)代微特電機通常是運行在每分鐘數(shù)百至數(shù)千轉(zhuǎn)的速度,但是很多應(yīng)用場合需要很低或很高的轉(zhuǎn)速,這樣就需要一套轉(zhuǎn)速變換機構(gòu)。還有些應(yīng)用場合要求線性運動或其他的運動方式,就需要一套變換運動方式的機構(gòu)。這些機構(gòu)不僅增加系統(tǒng)體積、降低可靠性,還降低系統(tǒng)效率和控制精度。所以,直接驅(qū)動是現(xiàn)代微特電機驅(qū)動的一個重要研究方向,高速電機、低速大轉(zhuǎn)矩電機、直線電機等特種電機也就應(yīng)運而生。
極速化。這是與直驅(qū)化相關(guān)聯(lián)的。為了實現(xiàn)直接驅(qū)動、提高運行精度,就經(jīng)常會需要一些速度極高或極低的電機。這對現(xiàn)代微特電機本體設(shè)計及控制方法都提出了很高的要求,也是現(xiàn)代微特電機與驅(qū)動領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。各種新型的現(xiàn)代微特電機(包括非電磁式的運動機械,如超聲波電動機)也就不斷被開發(fā)出來并得到日漸廣泛的應(yīng)用。
高速化。隨著計算機外設(shè)存儲密度的不斷提高,要求為其配套的主軸無刷電動機在8000r/min以上高速運轉(zhuǎn),國外已在開發(fā)和生產(chǎn)動壓軸承電機,以保證電動機在高速運轉(zhuǎn)下仍然能運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、抖晃小、噪聲小、壽命長。日本微特電機廠商十分重視動壓軸承電機的開發(fā)和生產(chǎn)。
調(diào)速化。傳統(tǒng)的電機驅(qū)動系統(tǒng)中,電機往往是工作在開、關(guān)方式的。頻繁的開關(guān)對電機、控制器和電網(wǎng)(電源)都帶來很大的沖擊,降低其可靠性。而且,被控對象(即電機的負(fù)載)的性能也會受到影響,例如,傳統(tǒng)開關(guān)方式的空調(diào)的舒適度比采用變頻調(diào)速方式的空調(diào)要差得多。因此,現(xiàn)代微特電機經(jīng)常采用調(diào)速運行的方式,既可克服上述的缺點,還可以提高整個系統(tǒng)效率與性能。
小型、片狀化、微型化。很多產(chǎn)品往往對電機的體積提出了很高的要求。為了滿足信息產(chǎn)品小型化和隨身攜帶的需求,對其配套電機提出了小型化和片狀化的要求,更小型的片狀振動電機也在研制。為了達(dá)到小型、微型化的目的,一方面需要不斷使用新型的高性能材料與電子元器件,提高電機的功率密度,另一方面還要不斷研究新型的電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運行原理。電機驅(qū)動與控制采用集成電路后,其最大優(yōu)點是電路簡化,有利于電機的輕薄短小化,并使驅(qū)動精度和可靠性提高,同時降低成本。隨著電機性能的提高,要與其配套的檢測技術(shù)精確度更高,并且向高效和自動化方向發(fā)展。因此,信息產(chǎn)業(yè)用的電機小型、片狀化、微型化是未來趨勢。
伺服化。現(xiàn)代微特電機及驅(qū)動裝置不僅僅是為了提供動力,還要實現(xiàn)各種控制,如轉(zhuǎn)速跟蹤、位置控制等等。因此要對電機進(jìn)行伺服控制。這需要從電機本體、電力電子驅(qū)動器、傳感器及控制技術(shù)等多個方面來實現(xiàn)。
機電一體化?,F(xiàn)代微特電機已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)電機的范疇,它涵蓋了電機本體、計算機與電子控制器、功率變換器、傳感器和控制技術(shù)等多個方面,而且在電機的設(shè)計、制造時,還往往要與后級的執(zhí)行機構(gòu)和負(fù)載(如各種機械、液壓、氣動裝置)整合起來。這樣,現(xiàn)代微特電機往往已不是一個零件級的執(zhí)行器,而是一個可以實現(xiàn)預(yù)定功能的完整的機電一體化系統(tǒng)。
智能化?,F(xiàn)代微特電機不僅僅是簡單地提供動力,還要提供高精度的復(fù)雜的運動控制,具備自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自保護(hù)等功能。這些功能的實現(xiàn),都離不開智能化。而智能化的實現(xiàn),又離不開現(xiàn)代控制理論、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和新型材料。所以,現(xiàn)代微特電機是一種多學(xué)科交叉的綜合性科學(xué)技術(shù),其發(fā)展方向也是廣泛、多樣的。對電動車用的驅(qū)動電動機和控制器要實現(xiàn)智能化,使電動汽車和混合型汽車運行在最佳狀態(tài),達(dá)到能耗最少。智能型電動自行車驅(qū)動電動機和控制器,可實現(xiàn)人力和電力的合理使用,以滿足上坡行駛和增大行駛距離的要求。
高效率、高出力、節(jié)能型。通過高速化、高性能磁性材料選用,高效率冷卻手段和提高控制器驅(qū)動器效率等措施,目前電動汽車用的驅(qū)動電機的出力已超過lkW/kg,不遠(yuǎn)的將來可超過燃油機的出力。25kW到30kW的驅(qū)動電機效率可達(dá)到90%~95%。汽車用的其它電機,原先采用鐵氧體逐步向釹鐵硼永磁材料過渡。電動自行車和電動摩托車的驅(qū)動電動機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。
微特電機是指直徑小于160mm或額定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的微型特種電機。微特電機常用于控制系統(tǒng)中,實現(xiàn)機電信號或能量的檢測、解算、放大、執(zhí)行或轉(zhuǎn)換等功能,或用于傳動機械負(fù)載,也可作為設(shè)備的交、直流電源。
現(xiàn)代電力電子、計算機、自動控制、精密機械、新材料等多門學(xué)科的高新技術(shù)行業(yè),尤其是電子技術(shù)和新材料技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了微特電機技術(shù)進(jìn)步。微特電機品種眾多(達(dá)5000余種)、規(guī)格繁雜、市場應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,涉及國民經(jīng)濟(jì)、國防裝備、人類生活的各個方面,凡是需要電驅(qū)動的場合都可以見到微特電機。微特電機的市場應(yīng)用,一定程度上是與社會發(fā)展水平相適應(yīng)的,根據(jù)發(fā)展需要,微特電機行業(yè)總體上仍然不會低于5%的遞增速度。目前微特電機主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域:一是信息處理設(shè)備,包括計算機、打印機、傳真機、復(fù)印機、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器等,另外也包括通信用的手機、傳呼機等;二是視聽設(shè)備,包括錄音機、錄像機、攝像機、照相機、VCD、DVD和數(shù)字式攝錄一體機等;三是汽車工業(yè)用微特電機;四是家用電器用微特電機;五是工業(yè)及武器裝備用微特電機。
微特電機制造工序多,涉及精密機械、精細(xì)化工、微細(xì)加工、磁材料處理、繞組制、絕緣處理等工藝技術(shù),需要的工藝裝備數(shù)量大、精度高,為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量還需一系列精密的測試儀器,是投資性較強的行業(yè)。簡而言之,微特電機行業(yè)是勞動密集型和技術(shù)密集型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
全球微特電機市場,在IT 產(chǎn)品的微特電機領(lǐng)域,日本企業(yè)占絕對優(yōu)勢。硬盤主軸電機是技術(shù)含量最高的微特電機,要求運轉(zhuǎn)精度是最高的,全球只有四家企業(yè)能夠勝任,分別是 NIDEC(日本電產(chǎn))、JVC、PANASONIC、SAMSUNG,其中日本電產(chǎn)2009年市場占有率超過80%。光盤驅(qū)動器主軸電機技術(shù)含量其次,但全球同樣只有4家勝任,其中日本電產(chǎn)市場占有率75%。軸流風(fēng)扇電機也是日本廠家的強項,美蓓亞、電產(chǎn)和山洋電氣合起來的市場占有率超過85%。手機震動電機技術(shù)含量并不高,尤其是圓柱空心杯型電機,國內(nèi)有很多企業(yè)都能夠勝任,而扁平型的技術(shù)含量比較高,大多是國外企業(yè)。2009~2010年全球主要微特電機廠家收入汽車微特電機領(lǐng)域,同樣是日本企業(yè)主導(dǎo)市場。日本電產(chǎn)、阿斯莫、三葉、電裝、萬寶至2009年市場占有率超過50%,歐洲重要廠商有博澤。而汽車大國美國,主要從中國大陸和日本采購微特電機。
電裝是豐田電器裝備事業(yè)處獨立而成的公司,雖然1979年將小型電機事業(yè)與田中計器合并,但是電裝在1980年后依然大力發(fā)展小型電機事業(yè),主要用在空調(diào)和車身領(lǐng)域。三葉是本田的忠實合作伙伴,幾乎壟斷了本田的微特電機供應(yīng)。萬寶至產(chǎn)品范圍廣泛,覆蓋汽車領(lǐng)域、光盤播放器、音響、玩具、家電領(lǐng)域。博澤是德國企業(yè),是搖窗機構(gòu)、門系統(tǒng)和座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面的領(lǐng)先制造商,-年產(chǎn)量多達(dá)7千萬套,2003 年從博世收購了門鎖業(yè)務(wù)。2007年12月底,博澤收購了前西門子威迪歐汽車電機部門及大陸集團(tuán)的發(fā)動機冷卻風(fēng)扇業(yè)務(wù)。一舉成為歐美最大的汽車電機廠家。德昌電機則是香港企業(yè),主要供應(yīng)歐美市場,其銷售網(wǎng)絡(luò)是電機行業(yè)中最為齊全的。
白電方面的微特電機技術(shù)含量最低。中國也是白電和廚電產(chǎn)量第一的大國,其市場占有率超 過80%,因此國內(nèi)企業(yè)主要從事白電和廚電用微特電機生產(chǎn),集中在珠三角和浙江。主要廠商有章丘海爾、威靈控股、大洋電機、浙江臥龍、杭州松下、電產(chǎn)芝浦、江蘇富天江,市場集中度比較高。威靈是美的關(guān)聯(lián)企業(yè),也因此成為空調(diào)電機行業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),全球市場占有率第一。江蘇富天江是三江電器和日本富士通的合資企業(yè),松下和電產(chǎn)芝浦都是日本企業(yè)。章丘海爾洗 衣機電機市場占有率比較高,浙江臥龍依托臥龍集團(tuán),大洋電機則是少有的獨立企業(yè),所以 在空調(diào)電機領(lǐng)域面臨困難,不過該公司力拓汽車電機領(lǐng)域。
微特電機的國內(nèi)和國際市場空間非常大,新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展;作為勞動密集型產(chǎn)業(yè),我國擁有微電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的充足人力資源,較強的研發(fā)能力,這也是微電機產(chǎn)業(yè)迅速崛起和發(fā)展的基礎(chǔ)優(yōu)勢;零部件專業(yè)化生產(chǎn)水平大幅提升,出現(xiàn)一大批較高水平的零部件制造廠家,產(chǎn)品不僅為國內(nèi)企業(yè)和外資企業(yè)配套,還遠(yuǎn)銷國外;制造微電機的主要材料,我國不僅資源豐富,而且隨著材料制造工藝水平的不斷提高,需求和生產(chǎn)規(guī)模日益增大,完全能夠滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求;微特電機專用設(shè)備制造水平有明顯提高,許多設(shè)備與國外進(jìn)口設(shè)備的差距逐步縮小,如繞線機、高速沖床、動平衡機、點焊機、綜合測試儀、充磁機和換向器精車機等,不少設(shè)備可與國外產(chǎn)品媲美,價格卻遠(yuǎn)比國外低,具有很強的國際競爭力。我國微電機行業(yè)無論從國際、國內(nèi)市場前景,還是從產(chǎn)業(yè)配套環(huán)境來講,都有廣闊的發(fā)展空間。
據(jù)報道,電產(chǎn)進(jìn)入汽車領(lǐng)域,源自2006年11月對法國汽車零配件大廠法雷奧汽車電機部門的收購。電產(chǎn)是微特電機領(lǐng)域的霸主,幾乎每年都要進(jìn)行數(shù)起并購。2010年8月,電產(chǎn)以650億日元收購了艾默生的EMC業(yè)務(wù),也就是中大型電機業(yè)務(wù);2010年12月,則收購手機震動電機行業(yè)的霸主三洋精密。阿斯莫的微特電機業(yè)務(wù)源自1979 年田中計器與電裝的小型電機業(yè)務(wù)的合并,該公司在汽車用微特電機領(lǐng)域無論是收入還是出貨量都是全球第一。
中國一汽大眾、上海大眾、上海通用等著名轎車生產(chǎn)企業(yè),都有相應(yīng)采購?fù)夥奖緡牧悴考?yīng)商在中國的投資企業(yè)所生產(chǎn)的電機或按外方技術(shù)要求所生產(chǎn)的電機。例如,上海桑塔納轎車的發(fā)電機、起動機由上海法雷奧汽車電器系統(tǒng)有限公司提供,散熱器風(fēng)扇總成由上海日用——友捷汽車電氣有限公司提供,電動搖窗機、門鎖總成由上海實業(yè)交通電器有限公司提供,空調(diào)器風(fēng)機、天線總成由上海舒航汽車電器有限公司提供,雨刮器總成由上海法雷奧雨刮系統(tǒng)有限公司提供。由此可見。這些企業(yè)產(chǎn)品的品牌在汽車產(chǎn)業(yè)具有很高的知名度,其產(chǎn)品質(zhì)量完全獲得外方技術(shù)總管的認(rèn)可,已經(jīng)形成了非常穩(wěn)固的汽車微特電機供應(yīng)鏈。
電動車輛和汽車電器作為汽車電子的主要內(nèi)容,是今后重要的應(yīng)用領(lǐng)域,隨著技術(shù)的進(jìn)步,汽車本身的數(shù)字化程度越來越高,汽車電子化已被視為衡量一個國家汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。預(yù)計未來5年內(nèi),汽車電子產(chǎn)品占汽車成本的比例將達(dá)到50%,對我國微特電機從業(yè)者而言是全新的機遇,汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和日益擴大的市場需求,為微特電機產(chǎn)業(yè)提供了新的發(fā)展機遇。
時下,微特電機應(yīng)用領(lǐng)域非常廣,隨著信息化社會不斷發(fā)展,微特電機的需要量也迅猛增加。我國微特電機市場正迎來發(fā)展的春天。據(jù)預(yù)測,“十二五”期末,中國微特電機年產(chǎn)量將達(dá)100億臺,占全球小電機產(chǎn)量的70%。微特電機產(chǎn)業(yè)既是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),部分技術(shù)也是朝陽工業(yè),展望未來,充滿著機遇和挑戰(zhàn),我國微特電機產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,前景十分誘人,微特電機行業(yè)尤其為汽車工業(yè)配套服務(wù),必定大有作為。但是我們必須堅持科學(xué)的發(fā)展觀,加快解決產(chǎn)業(yè)目前存在的主要問題。同時,國際化是我國微特電機企業(yè)最終的發(fā)展方向,只有走國際化道路,才能實現(xiàn)在全球環(huán)境下,主動參與競爭,才能把我國的企業(yè)打造成為國際化的大公司。我國的微特電機發(fā)展才能在世界的爭奪之戰(zhàn)中取得一席之地。