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微電機行業技術水平現狀及發展趨勢分析
發布時間: 2020/7/11 11:21:32

微電機行業技術水平現狀及發展趨勢分析

 

進入20世紀以後,迅速發展的電力電子技術、微電子技術、計算機技術和現代控製理論賦予電機新的生命,不僅使交流傳動的控製性能可與直流傳動相媲美,而且產生了如永磁無刷直流電動機、交流伺服電動機、開關磁阻電動機、無刷雙饋電動機等一係列不同於傳統電機的新型特種電機。20世紀20年代Park提出的電機坐標變換理論、1969Hasse提出的矢量控製概念、1971Blaschke完善交流電機矢量控製理論、1985Depenbrock提出直接轉矩控製理論等,上述理論革新極大地推動了電機行業的進步。為了滿足各種應用要求,不斷開發新型結構、采用新型材料、改進加工工藝仍是微電機發展的重點,軸向盤式結構、拚塊組合結構、片狀繞組等,而高性能稀土永磁、陶瓷合金、實心導磁體、高強度工程塑料等新型材料的廣泛應用正在對微電機技術發展產生深遠的影響。

 

    中國產業信息網發布的《2014-2018年中國微電機產業運營監測與投資前景分析報告》中顯示:微電機技術涉及的學科和技術領域包括電機技術、材料技術、計算技術、控製技術、微電子技術、電力電子技術、傳感技術、網絡技術等,屬多學科、多技術領域交叉的綜合技術。各學科和技術領域中的最新成果都能很快在微電機領域中得到應用,尤其是新材料的發展和應用,新一代驅動技術的研製和應用,網絡化控製技術的發展,都給微電機帶來新的發展理念,並深入到產品應用中。

 

    隨著信息技術、材料技術、生命技術、能源技術的進步,微電機技術正在進入一個新的發展階段,其趨勢體現為:

 

    1)節能和智能化。節約能源是各行各業的要求,智能化是現代技術發展和滿足人類生活水平的要求。隨著技術進步,微電機各應用領域的產品對電機要求不斷提高。如家電領域中,隨著健康型、節能型、智能型變頻空調家電產品的推廣,相應配套的電機要求具備更高效能,以達到節能目的,並要求智能化,實現家電設備的模糊控製,以達到高度自動化。

 

    2)機電一體化。隨著電子技術,控製技術以及電機本體的發展和變化,傳統電機分類間的界限越來越模糊,這是機電一體化的必然趨勢。機電一體化技術是以微電子為主導的多種新興技術與精密機械融合的綜合性新技術。隨著電力電子技術的成熟發展和客戶對自動化需求的增加,電動機、調速裝置和電器被視為一個整體。電動機與驅動係統的發展方向是:集成化,即電力電子、電動機及控製係統高度集成化,上述三者從設計、製造到運行、維護均緊密地融為一體;通用化,即同一傳動係統可以針對不同形式的電動機和不同的運行模式而實行不同的控製方式;信息化,即現代電氣傳動係統不但是轉換、傳送能量的裝置,而且要成為傳遞、交換信息的通道。

 

    3)無刷化。為降低微電機運行時的噪音,提高電磁兼容性能和電機可靠性能,延長電機使用壽命,除了在電機結構上不斷改進,業界一直致力於發展各種無刷電機。經過多年的研發,取得了顯著的成果,如無刷直流電機、無刷自整角機、無刷旋轉變壓器等,許多電機新品種已經進入商品化生產。例如,冰箱的變頻壓縮機中采用無刷永磁直流電動機,可以大幅增大其製冷水平的可調範圍。但是,由於無刷電機所涉及的技術要求較高,要求掌握相關電機技術、硬件技術、軟件控製技術、傳感技術、稀土材料技術、大功率電子技術,目前國內市場大功率無刷電機產品還是比較少見。中國產業信息網

 

    4)微型化。由於電子技術的快速發展和廣泛應用,一方麵要求微電機向小型化、扁平化、輕量化方向發展,以適應電子產品日益微型化的需要;另一方麵也為微電機的微型化創造了條件。微電機的微型化,不僅指它的質量和體積,還指它的功率消耗。現代電子產品(如手機)用電機往往是耗電總量最大的元器件之一,又如在宇航係統中,通常以燃料電池或太陽能電池供電,所有電器元件的耗電量受到嚴格控製。因此,微電機的微型化是目前迫切需要解決的問題。為了使電機微型化,通常采取改進設計、簡化結構,采用新材料、新工藝等措施。例如,日本一家公司推出了重量僅4mg的微電機,可在人體血管中穿行。

 

    5)永磁化。隨著微電機向微薄輕型化、無刷化和電子化的方向發展,永磁材料在微電機中的普遍應用已是必然趨勢。我國稀土資源豐富,所研製生產的釹鐵硼永磁體的最大磁能積(磁能積是衡量磁體所儲存能量大小的重要參數之一)已處於國際先進水平,為我國永磁電機的發展提供了良好的條件。

 

    6)低噪音、低振動、低幹擾。隨著人們生活水平的提高,對環境條件要求靜化和優化,為確保信息收集、傳輸和存貯正常進行,需防止無線電磁幹擾。降低微電機噪音和振動、防止電磁幹擾乃是今後產品開發和生產工藝改造中的重要課題。

 

    7)數字化。微電機的數字化是指在其控製單元中采用可編程控製器,綜合現代控製理論、電力電子技術、微電子技術等,實現電機速度和位置的自適應調整與控製。電動機控製策略的模擬實現正逐漸退出曆史舞台,而采用微處理器、通用計算機、DSP控製器等現代手段構成的數字控製係統得到了快速發展,電動機控製係統正朝著高精度、高性能、網絡化、信息化、係統芯片化方向不斷進步。中國產業信息網

 

    8)測試技術向高效和自動化發展。電機驅動與控製采用中大規模集成電路後,控製電路簡化,有利於電機的驅動器輕薄短小化,並使驅動精度和可靠性提高,同時降低成本。隨著電機性能的提高,要求與其配套的檢測技術精確度更高。

 

    9)極端製造技術的使用。微電機製造技術正在從常規製造、傳統製造向極端製造方向發展。所謂極端製造是指在極端條件或環境下,製造極端尺度或極高功能的器件和係統。如:製造天空飛行器、微納電機、微納光機電係統等極小尺度和極高精度的產品。


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