第一節(jié) 行業(yè) 最新科技應(yīng)用狀況

控制類微電機(jī)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，不管從電機(jī)可靠性還是性能指標(biāo)仍有較大差距，其整體水平相當(dāng)于國(guó)外上個(gè)世紀(jì)80年代中后期水平。

工業(yè)用微型直流電機(jī)，國(guó)外可以做到2000小時(shí)以上，我國(guó)平均是1000小時(shí)，主要問(wèn)題是電機(jī)結(jié)構(gòu)工藝的不合理性以及電刷材料和工藝等。國(guó)外無(wú)刷直流電機(jī)的效率可做到80%以上，我國(guó)一般生產(chǎn)廠家只能達(dá)到60%～70%左右。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)國(guó)外早已發(fā)展高性能的混合式結(jié)構(gòu)，我國(guó)混合式步進(jìn)電機(jī)90年代才開始發(fā)展，混合式電機(jī)的使用量近年也在不斷增長(zhǎng)。由于長(zhǎng)期使用磁阻式電機(jī)，使得兩種機(jī)型并存，造成與國(guó)外的差距加大。在高性能、高技術(shù)含量電動(dòng)機(jī)方面，如無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)等差距更大一些。這主要是由于我國(guó)電子技術(shù)落后，投入不足和人才短缺。

產(chǎn)量大而技術(shù)含量低是目前中國(guó)微電機(jī)產(chǎn)業(yè)的基本狀況， 行業(yè) 整體開發(fā)水平較國(guó)外差距更大，大量的企業(yè)基本沒(méi)有獨(dú)立開發(fā)能力，而是以仿制為主。整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合不理想，但成果商品化率低的狀況依然存在，從而導(dǎo)致技術(shù)含量高的產(chǎn)品進(jìn)口數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出口數(shù)量。其根本原因在于創(chuàng)新的主體沒(méi)有轉(zhuǎn)到企業(yè)上來(lái)。

第二節(jié) 行業(yè) 科技發(fā)展趨勢(shì)

激烈的競(jìng)爭(zhēng)也帶來(lái)了微電機(jī)產(chǎn)品變革的加速。當(dāng)前世界微電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)是：

1、微電機(jī)產(chǎn)品的小型輕量和低成本化

輕薄短小、低成本是微電機(jī)制造商 研究 開發(fā)的永恒主題，而主軸電機(jī)薄型化、緊固結(jié)構(gòu)小型化、電子線路簡(jiǎn)易化是微電機(jī)小型輕量和低成本化的關(guān)鍵。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，采用專用IC或LSI來(lái)完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和讀寫系統(tǒng)，采用新型優(yōu)質(zhì)材料如品質(zhì)優(yōu)良的工程塑料、高性能NdFeB稀土永磁材料、耐磨性能極優(yōu)的陶瓷材料分別制作高速微電機(jī)的殼體、定子及軸承，則將為微電機(jī)產(chǎn)品提高性能、縮小體積、降低成本創(chuàng)造條件。微機(jī)械加工技術(shù)對(duì)微電機(jī)的超小型化具有十分重要的意義，盡管近年內(nèi)微機(jī)械加工技術(shù)不會(huì)顯現(xiàn)其商業(yè)價(jià)值，但它的某些技術(shù)將使傳統(tǒng)電機(jī)進(jìn)一步小型化，如日本松下公司已利用半導(dǎo)體工藝和薄膜工藝開發(fā)出了轉(zhuǎn)子直徑僅1mm、電機(jī)總體直徑為1.4mm的超小型微電機(jī)。

2、微電機(jī)制造的自動(dòng)化和生產(chǎn)的規(guī)?；?/p>

隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，微電機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命愈來(lái)愈短，因而迫使制造商努力采用CAD／CAM等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。與此同時(shí)，出于成本因素的考慮，一些有實(shí)力的大公司還在加緊進(jìn)行技術(shù)改造，積極開展自動(dòng)化、無(wú)人化工廠試驗(yàn)，進(jìn)一步采用成套自動(dòng)化生產(chǎn)線制造微電機(jī)，以獲取高的勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3、微電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路的集成化

電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制采用集成電路后，其最大優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)化，有利于電機(jī)的輕薄短小化，并使驅(qū)動(dòng)精度和可靠性提高，同時(shí)降低成本。制造商現(xiàn)已開發(fā)出一種靈巧功率IC，它把低電壓、高性能的控制電路與大功率驅(qū)動(dòng)電路集成在一個(gè)芯片上，用作電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制，效果非常顯著。一些制造商還開發(fā)出了應(yīng)用功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管和控制邏輯電路的智能化微電機(jī)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)電機(jī)與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

4、新原理微電機(jī)蓬勃發(fā)展

近年來(lái)人們借助微電子、精密機(jī)械加工及新材料、新生物等高新技術(shù)，研發(fā)出不少新原理的微電機(jī)，并在各種領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。最具代表性的有片狀微電機(jī)、超聲波微電機(jī)、鞭毛電機(jī)、超微電機(jī)、仿生電機(jī)、形狀記憶合金電機(jī)、光熱電機(jī)、微波電機(jī)等。

1）片狀微電機(jī)

即采用片狀線圈、軸向磁路結(jié)構(gòu)并具有微小型化特點(diǎn)的微電機(jī)，這是80年代初期發(fā)展起來(lái)的一種新型電機(jī)，其技術(shù)關(guān)鍵是線圈的制作。片狀微電機(jī)對(duì)電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展十分有益，其應(yīng)用范圍很廣，特別是在OA、HA市場(chǎng)上有著廣泛的應(yīng)用。如用于HDD、FDD、LBP的主軸驅(qū)動(dòng)以及盒式錄放機(jī)、隨身聽(tīng)、盤式磁帶機(jī)、卡拉OK機(jī)、DAT、汽車立體聲、CD、MD唱機(jī)的輸帶和卷盤等，其需求量相當(dāng)可觀。有專家斷言：21世紀(jì)片狀微電機(jī)應(yīng)用化程度可形成數(shù)百億元的市場(chǎng)規(guī)模。

2）超聲波微電機(jī)

它是一種由壓電陶瓷元件的超聲振動(dòng)而獲得機(jī)械力的新原理微電機(jī)，沒(méi)有繞組和磁場(chǎng)部件，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。

其特點(diǎn)是在低速下直接輸出大轉(zhuǎn)矩，具有單位體積輸出轉(zhuǎn)矩大；不要減速齒輪，采用改變頻率或通電時(shí)間或相間相位差就可以控制轉(zhuǎn)速，可將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至零，制動(dòng)力矩大，不需附加制動(dòng)器；機(jī)械時(shí)間常數(shù)為幾毫秒；由于無(wú)齒輪，因而噪音低；既不產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)，也不受外界的磁場(chǎng)影響。其缺點(diǎn)是變換效率低。

3）鞭毛微電機(jī)

它是細(xì)菌在水中游動(dòng)而使用的分子機(jī)械(由蛋白質(zhì)分子而形成的機(jī)械)。鞭毛微電機(jī)在生物界中是唯一的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，也是現(xiàn)存世界上最小(直徑50nm)的電機(jī)。未來(lái)鞭毛電機(jī)將廣泛應(yīng)用于生物領(lǐng)域，科學(xué)家們正設(shè)想開發(fā)活體執(zhí)行器，如考慮在生物機(jī)器人上使用這種執(zhí)行器；現(xiàn)在的電磁電機(jī)重量重，由于傳輸電力和信號(hào)需要很多的導(dǎo)線，因而在微觀世界中無(wú)法使用。

4）超微電機(jī)

這是指那些形狀非常小(1mm以下)、重量很輕，并且在同一塊基板上(硅或其它材料)，采用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)制造出的機(jī)電一體化傳動(dòng)產(chǎn)品。如美國(guó)Wisconsen大學(xué)采用LIGA技術(shù)和多層表面微加工技術(shù)制造的磁驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩厚度僅40μm，直徑285μm，由于它是以電磁力驅(qū)動(dòng)，因此轉(zhuǎn)矩和輸出功率得到了很大改善。超微電機(jī)的量度時(shí)以微米為單位的，它的工作狀況必須藉助于專用裝置或儀器來(lái)觀察。超微電機(jī)的應(yīng)用前景十分廣闊，特別是在人們尚未充分認(rèn)識(shí)的微環(huán)境下，有待不斷開創(chuàng)擴(kuò)展。

展望未來(lái)，微電機(jī) 行業(yè) 必將隨著電子、信息、汽車以及家電這些應(yīng)用主戰(zhàn)場(chǎng)的興旺而注入更強(qiáng)大的發(fā)展動(dòng)力。

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