田延凱

（淄博市機電泵類產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，山東 淄博255000）

1 引言

微電機的主要優(yōu)點是體積小、相對輸出力矩大、質(zhì)量輕等，從而被廣泛應用在家用電器、汽車、音像設(shè)備、運動機械以及國防裝備等多個領(lǐng)域，在改善人們生活的同時，有效促進了我國工業(yè)的發(fā)展。而定轉(zhuǎn)子作為微電機的主要零部件，其質(zhì)量與精度會直接影響微電機自身的質(zhì)量與性能。所以，應不斷地提高定轉(zhuǎn)子的制作質(zhì)量，因此，本文主要對微電子中的定轉(zhuǎn)子制作工藝進行分析與討論，希望能進一步提高微電機定轉(zhuǎn)子的精度與質(zhì)量。

2 微電機定轉(zhuǎn)子的制作工藝要求與制作方法

2.1 微電機定轉(zhuǎn)子制作的相關(guān)工藝的要求

定轉(zhuǎn)子是微電機中非常重要的一個零部件，其制作質(zhì)量與精度會直接影響微電機的工作性能和配置質(zhì)量，所以，對定轉(zhuǎn)子的制作要求較高。進行定轉(zhuǎn)子制作時，必須遵循3 點工藝要求：首先，必須保證定轉(zhuǎn)子的內(nèi)部直徑、外部形狀、槽底以及槽的形狀等構(gòu)造的尺寸符合要求；其次，在制作定轉(zhuǎn)子的過程中，需要確保其內(nèi)部與外部結(jié)構(gòu)的圓心可以和槽底部結(jié)構(gòu)的圓心重合[1]；最后，定轉(zhuǎn)子應確保遍布其周圍的毛刺的長度符合設(shè)計要求，且保證其能夠具備平整、無任何波浪的形狀。

2.2 微電機定轉(zhuǎn)子的制作方法

常用的微電機定轉(zhuǎn)子的制作方法包括：

1）先沖槽后完成落料的制作方法。這種制作方法的主要優(yōu)點就在于生產(chǎn)效率比較高，同時，能夠完成轉(zhuǎn)子和定子的制作，并且沖片的制作質(zhì)量也比較理想，可以充分滿足定子與轉(zhuǎn)子需要進行同軸度運行的相關(guān)操作要求。但是，該制作方法也存在明顯的缺點：在制作過程中，需要將硅鋼片作為原材料，因此，會影響材料的使用效果，與此同時，制作精準度不高，容易出現(xiàn)誤差累積等情況，最終導致制作后的槽孔無法統(tǒng)一[2]。

2）先落料后沖槽的制作方法。相比較下，該方法具有較高的生產(chǎn)效率，同時，能夠進一步提高對硅鋼片相關(guān)材料的使用效率與效果，實現(xiàn)單機的自動化運行，從而降低了生產(chǎn)周期。但是該方法也有比較明顯的缺點：在制作過程中，在對定子槽進行統(tǒng)一復沖時，容易導致內(nèi)圓中的定位盤遭受到摩擦與損害，使操控發(fā)生不對等、不整齊等情況。

3）先在落料時沖定子槽，之后再沖轉(zhuǎn)子槽的制作方法。該制作方法主要分成2 個工序：先采用整體制作工序來制作定子，主要包括外圓制作、內(nèi)圓制作、記號槽的制作、定子槽的制作以及鳩尾槽的制作；在完成定子的制作后，再采用整體制作的方法制作轉(zhuǎn)子，主要指的是軸孔的制作、轉(zhuǎn)子槽的制作、軸孔鍵槽的制作以及平衡槽的制作。該方法一方面能夠進一步提高最終的制作效果，提升成品操型的統(tǒng)一性和整齊性，另一方面能夠有效降低誤差率，提高制作的準確度。

3 微電機定轉(zhuǎn)子制作的相關(guān)工藝

進行微電機制作時，定子的制作難度更大。進行定子線圈制作時，定子圈的制作工藝非常復雜，并且涉及很多工序，包括硅微機械加工工藝、雙面光刻工藝、LIGA 工藝以及雙面顯影工藝等，只有確保上述各項工藝的高質(zhì)量完成，才能使襯底和定子線圈之間的鏈接更加精密，進而滿足微電機的設(shè)計，保證線圈的導電性能符合要求。

3.1 轉(zhuǎn)子的制作工藝

對于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子的制作方法，其在實際制作過程中通常會使用切割的方法將比較大的磁塊進行切割，而后再將切割后得到的較小的磁體進行處理，使其更好地安裝到指定位置，從而完成轉(zhuǎn)子的制作。但是隨著微電機的逐漸發(fā)展，其體積越來越小，而傳統(tǒng)的制作方法卻很難完成對磁體的有效充磁，并且在實際安裝與定位時要保持不變。為了有效解決這一問題，可以將一體化多極磁體的方法引入制作過程中，利用多級脈沖磁化的方法完成對整個磁體的充磁，使后續(xù)工藝更加簡便化，同時，永磁體也都是在同一標準電壓下進行充磁的，進一步提高了轉(zhuǎn)子制作的質(zhì)量與制作效率[3]。

3.2 定子的制作工藝

傳統(tǒng)定子線圈的制作工藝是先加工好完整的定子鐵芯，再對完整的定子鐵芯進行繞線。該方法無法對銅所產(chǎn)生的腐蝕情況以及腐蝕的速度進行控制，會導致制作的定子線圈存在嚴重的腐蝕問題，同時，會在一定程度上對線圈的深度比造成限制，嚴重影響定子線圈的精準度和質(zhì)量，所以，在定子線圈的制作過程中，應將硅作為基礎(chǔ)片，而后通過深刻工藝制作正反兩面的線孔。

1）準備1 片厚度為380μm 的硅片，并采用雙面氧化的方法對硅片進行處理，確保在硅片的表面能夠形成約1μm 的二氧化硅絕緣層，在完成這一步驟后，進行前烘、甩膠、顯影、光刻等工藝處理，最后，完成線孔串口的制作。在整個制作過程中，除了窗口位置會使用二氧化硅絕緣層，其他部分采用光刻膠進行覆蓋，從而形成有效的保護。

2）選擇使用氫氟酸溶液，在硅片窗口部位所具有的為氧化硅絕緣層開展復試，而后采用光刻膠去除的方法處理硅片，將其放入ICP 離子刻蝕機中，開展干法刻蝕。在這之后，采用清洗烘干的處理方法，對硅片中的過線孔穿孔口進行處理，同時，要對硅片的雙面完成銅濺射處理，最后制作種子層。

3）完成濺射、制作種子層等工藝后，應對硅片進行雙面光刻、甩膠以及雙面顯影等相關(guān)工藝處理，而后完成硅片窗口電機線圈的制作，在完成上述所有處理工藝后，應對硅片完成電鑄處理從，而完成定子線圈的初步處理與制作。

4）對硅片進行去膠處理時，應使用丙酮，將其放在具有FeCl3的溶液中，將硅片中殘余的銅完全清除，進而有效提高定子線圈的制作質(zhì)量。

5）制作過程中，為了避免硅片因為其他因素而發(fā)生污染，最終使定子線圈的質(zhì)量受到影響，需要對硅片進行徹底、全面的清洗，從而有效避免其他有機物、金屬顆粒等物質(zhì)的影響，最終確保整個制作過程的順利，提高定轉(zhuǎn)子制作的質(zhì)量。

4 微電機的未來發(fā)展趨勢

4.1 發(fā)展節(jié)能、高效型微電機

微電機未來主要是朝著高效、節(jié)能的方向發(fā)展。相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，我國電機的總用電量約占全國的60%。所以，重點發(fā)展節(jié)能、高效型微電機成為主要發(fā)展內(nèi)容。因此，必須深入研究新型材料與新型結(jié)構(gòu)，同時，從電機驅(qū)動的角度進行深入分析，從而改變電機的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及電機控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且采用更加先進的控制算法。

4.2 減速器與微電機的一體化設(shè)計

一般的微電機屬于高速電機，其具體應用往往需要與一套減速機構(gòu)進行同時使用，并且也只有在減速后才能使用。但是減速機構(gòu)的使用與電機的轉(zhuǎn)接會直接增加系統(tǒng)的體積，從而降低了其可靠性、控制的精準度與工作效率，有時還會收到安裝空間帶來的影響，需要減小體積，為了滿足這一要求，國內(nèi)外相關(guān)研究人員針對減速器與微電機的一體化設(shè)計進行了深入研究，主要是對行星齒輪減速器與微電機進行一體化的設(shè)計、滾珠絲杠減速器與微電機的一體化設(shè)備等。

5 結(jié)語

總而言之，為了確保微電機得到更好的應用，必須提高定轉(zhuǎn)子的制作質(zhì)量與精準度，同時，按照現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢不斷進行深入的研究，從而使定轉(zhuǎn)子能夠滿足微電機應用的要求，進一步推動微電機制作工藝的改革與創(chuàng)新。