微特电机发展综述

罗林，宋春华

（西华大学 机械工程学院，四川 成都 610039）

微特电机发展综述

罗林，宋春华

（西华大学 机械工程学院，四川 成都 610039）

Development review of special micromotor

微特电机是工业智能化、自动化、家庭网络化现代化等各个领域不可缺少的产品，其应用范围非常广泛。介绍了国内外微特电机的发展历程和发展现状，并从信息行业、家电行业、汽车行业、机器人等方面简述了微特电机的应用。我国虽是微特电机生产大国，但缺乏技术研发能力，缺少自主创新产品。微特电机今后将向新型化、智能化、微型化和一体化等方向发展。

微特电机；发展历程；发展趋势

1 微特电机的发展现状

全球经济信息化带动了现代化和工业化的快速发展，微型电机作为重要的工业系统执行器或是驱动部件的基础元件，其需求量日益增加。据不完全统计，每个家庭在西方发达国家平均拥有50～100套微电机，在中国平均拥有量约10～30套左右。至2012年，微型电机在全球的产量已超过1亿6 000万台，而中国制造的各类微特电机产量约1亿1 000万台，占全球市场份额的70%，成为了世界微电机行业绝对产销霸主。

我国虽是微特电机生产大国，但不是生产技术强国，微特电机产品档次不高，精密高档的微特电机主要还是依赖进口。同时我国绝大部分名企开发能力不强，没有设立研究开发部，缺乏自主创新能力，不少产品是仿制产品。而适应市场新要求的高效益的前期产品均由外国公司开发和提供，从而导致产品利润薄。同时国外微特电机专用设备整体水平远高于国内，在我国，微特电机生产制造设备自动化程度普遍较低，故障较多，很难保证产品质量和提高效率。

2 微特电机的应用

2.1 信息行业

微电子技术是信息产业与信息技术的核心，由于通讯网络、计算机及软件的不断发展，微电子技术在国内外均得到了高度重视和飞速发展。信息的输入、处理、存储和输出环节，都需要各种微特电机的支持，主要包括：永磁直流电机、步进电机、同步电机、电刷与直流有刷电机、振动电机、直线电机等，涉及手机、信息处理设备计算机、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、传真机、打印机、复印机等。

2.2 家电行业

现代家庭的电气化程度非常高，特别是近几年，互联网、智能家居等的飞速发展，微特型电机等都起着越来越重要的作用。家电用电机种类众多，数量大。例如，洗衣机、空调、电风扇、冰箱、抽油烟机、吸尘器、吹风机、豆浆机、电动玩具等，都必须以微特电机作为其动力元件。主要品种包括：单相异步电动机（电容式、罩极式），永磁直流电机及单相串励电动机。2010年上半年，在中国冰箱销售3 895.0万台，空调销售量5 992.3万台，电风扇销售量为8 553.1万台，家电业对微型电机的需求略低于在汽车行业。通过引进、消化、吸收和创新，中国的家电技术水平和产品质量逐步到达国际水平。为了满足用户需求，适应信息时代的需要，实现其节能、智能化、舒适、网络化，甚至提出了网络家电、家电更换周期是非常快的，对电机的支持提出了低噪音、高效率、低振动、速度控制和智能化的要求。因此，在新一代家电中将需要发展新的电机。例如塑料电机，无刷直流电机，变频电机等。

2.3 汽车行业

微特电机是汽车上的关键部件，经济型轿车每辆均配备了30多个小型电机，高级车配备至少有60多个小型电机，豪华型轿车拥有近100套小型电机。汽车的微特电机有很多种类，包括电机和发电机、交流电机和直流电机、变频冷凝风机、座椅电机、空调风机、窗玻璃升降电机、油泵电机、天线驱动电机、自动门电机、反射镜电机、电子门锁电机等。同时，随着能源短缺和环境污染的加剧，世界各大汽车生产企业都十分重视电动汽车的发展。电动汽车以车载电源为动力，使用电机驱动车轮行驶，而电机需要符合道路交通、安全法规各项要求。由于电动汽车对环境的影响远远低于传统汽车，其前景是不容乐观的，但目前的技术还不成熟。

3 微特电机的发展趋势

3.1 开发新材料、新结构、新原理电机

微特电机为满足各种应用的要求，适应新的技术进步，则需要不断开发各种新材料、新型结构的微特电机。使用新型结构，例如轴盘结构、片材缠绕、拼块组合结构、新型材料等，新型材料方面如稀土永磁具有低成本、高性能的特性。近年来，采用超声波工作原理的电机发展最为迅速。它突破了之前电磁电机的概念，无电枢绕组和磁路，不依赖于电磁相互作用来转换能量，而采用高压电陶瓷逆压电效应和超声振动，将材料的微观变形由共振放大和摩擦驱动转变为转子或转子的运动。目前，超声波电机的最小直径不到1 mm，可实现超声电机的小型化。日本是超声波电机发展最快的国家，年产量已超过600 万台，近年来，中国的超声波电机也是迅速发展，实现商业化。

3.2 智能化

现代微特电机不仅是简单地提供了动力，还提供精准的复杂运动控制，具有自适应、自保护、自学习功能，这些功能的实现，均离不开智能化。今天的微控制器MCU芯片，中档数字信号处理器DSP，高端的现场可编程门阵列FPGA，已广泛应用于电机控制。智能控制理论，如神经网络控制、模糊控制、学习控制和专家系统控制等，已应用于多个领域，并取得了良好的控制效果。这些控制方法的优点是：不需要对对象进行精确的数学建模，而且还具有很强的鲁棒性，非常适合于对电机的这种非线性、变参数对象的控制。目前，模糊控制在交流直流调速系统和伺服系统中取得了良好的效果。

3.3 集成化、一体化

随着微电子机械系统技术的发展，信息产品和电子配套的电子产品已经越来越小。小型化、片状电机均是永磁直流电机，几乎所有的无刷电机，与传统电机的工作原理相同，其结构和制造工艺具有特殊性，定子为扁平扇形绕组、由精密光刻或切片技术制作。转子是一种旋转磁极结构，大部分的选用高磁性能的钕铁硼永磁材料。现代微特电机不仅仅是局限于传统电机的种类范畴。它涵盖了电机本体、计算机和功率转换器、电子控制器、控制技术和传感器等多个方面，并在电机设计和制造方面，也经常与执行机构整合在一起。这种现代微特电机往往不是执行器的一部分，而是可以实现完整的机电一体化系统的功能。

4 结束语

微特电机是工业自动化智能化、家庭现代化网络化等各个领域不可缺少的产品，是一种多学科交叉的综合性科学技术，具有非常广泛的应用范围，且随着经济发展和技术进步还将进一步拓展。微特电机产业既是传统产业，部分技术也是朝阳工业，国内微特电机市场发展潜力较大，前景十分诱人。但是我们必须加快解决产业目前存在的主要问题，不断提高自我国在微特电机领域的各项关键技术，提高自主性创新性，努力使我国成为微特电机的技术强国。

[1] 李进卫. 现代微特电机的关键技术市场迎来新契机[J]. 电工文摘，2013，06：2～8.

[2] 王博. 微特电机行业前景分析—以深圳市力辉电机有限公司为例[J]. 中国集体经济，2014，14：52～55.

[3] 黄琳娣，黄大绪. 国内外微电机市场概述[J]. 微电机，2007，07：75～78.

[4] 肖艳. 微特电机行业的市场及发展趋势[J]. 电机技术，2008，04：56～57.

[5] 陆刚. 我国微特电机行业发展分析[J]. 电器工业，2013，10：20～22.

(P-01)

TM38

1009-797X(2016)06-0038-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.011

罗林(1990-)，男，硕士,主要研究方向为单片机及嵌入式系统。

2016-01-27