中国微电机行业技术工艺发展分析

中国微电机行业技术工艺发展分析

产品技术发展现状

一、工艺发展水平

虽然国际微电机市场呈不断上升趋势，但市场竞争仍然是很激烈的。因此各微电机制造厂都在致力于提高生产效率，设法降低生产成本，提高产品竞争力。没有好的设计便不会有好的最终产品，而没有好的生产工艺和设备则不可能实现好的设计。电机制造厂要依靠机械领域中新的技术制造出体积小、重量轻、性能优良和高效率的产品，还要缩小其占地面积，减少操作人员，加速生产过程，降低生产成本，更好地满足客户的需求。加速生产工艺过程的一种方法就是在生产过程中尽量采用自动化，消除因故障停车，保证产品的高标准和稳定的质量。

微电机采用自动化作业有两种情况，一种是生产流水线作业，采用传送链在一条生产线与几条生产线上完成一种产品的生产，另一种是采用单机自动化。生产流水线作业适合于单一品种，批量大的产品，而单机自动化适合多品种、小批量生产。采用自动化生产的又一好处是工艺过程的每一步都会被严格控制，元件质量按规定检测和确认，从而按照统一的特性标准生产出一模一样的产品。

目前，工业发达国家采用生产流水线作业的比较少，而采用单机自动化的相对较多，发展中国家的情况正好相反。这是因为绝大多数单品种、大批量的产品工业发达国家已很少生产，而转移到东南亚等发展中国家生产。

美国俄亥俄州的Odawara Automarion公司是一家专门为微电机生产提供自动化设备的公司。例如，它的OLL系列活动梁型车床，对筒式平面换向器表面

进行精加工，自动装卸。此设备的CNC系统有很多优点，可实现高效生产，而停机时间最少，同时灵活可靠，是一种高效耐用的设备。

该公司生产的转子槽绝缘自动嵌入设备，可以平滑高效地嵌入槽绝缘，能自动对2极或4极转子铁心在1.5～2s内用不卷边的槽子垫造型制成槽绝缘。此机器接受成卷的材料，材料卷成并切成一定长度，开凹口嵌入槽内。

多工位高速冲床是最常用的冲片工序加工高效设备，目前以德国、日本等发达国家的产品最好，可达到500冲次/min，百万次刃磨一次刀口。我国台湾省也生产此类设备，价格便宜，但性能不如日本和德国的设备。

意大利的Axis公司生产的直流永磁电动机生产线是世界上比较先进的、美国Golbe公司也是世界知名的生产微电机专用设备厂家。生产动平衡机比较知名的公司有德国申克公司和日本国际计测器公司。

为提高生产效率，国外越来越多地在微电机生产中采用机器人作业。例如，以生产机床进给用伺服电动机和主轴电机而闻名的日本FANUC公司，1997年建成一家新的伺服电机装配厂，新厂的特点是使用了新式的机器人和直线电机，用于装配电动机。新厂人数为46人，但机器人使用量达到236台，使伺服电动机月产量从1.5万台提高5万台。定子绕线、浸漆和上漆生产线使用了50台机器人，装配与检测生产线使用26台机器人，全部交流主轴电机系列生产线使用的机器人超过110台，最新水平的集成装配检验生产线使用了42台机器人。它可以把从定子绕组到探测器的所有零部件都装配到伺服电动机上，并对成品检验，生产周期缩短30%，自动化程度达到90%，可以生产近2000种不同规格的电机。

对于微电机的生产工艺及生产手段，一般认识是国外先进于国内，但也有一些国外企业，生产设备也不一定十分先进，而国内有许多企业，由于生产量极大，从国外引进了许多先进的生产技术和生产线及自动化设备，反而在生产手段上超过国外有些企业。

国外对于控制微电机而言，由于是小批量，多品种，且电机精度要求极高，采用人工操作工艺的也不少。国外一般的概念是，对于超过百万台级的产品，必须采用全自动生产线生产，对小批量生产多采用单机自动化，而对于多品种、小

批量，则采用人工联机操作。

二、测试技术现状

检验是微电机生产过程中一项最重要的步骤。为了保证质量，国外微电机生产企业总是要求零配件供应者对零配件做全面的检验，这样可以免去电机生产企业对零配件的评价，省钱又省力，而反过来零配件供应企业也要求电机生产企业对其产品做出合适的评价，以便提供最合适的产品给电机装配企业。

而最重要的是对产品的最终测试。对此，国外微电机行业现在基本上都采用计算机控制的自动测试系统。最著名的生产企业有美国的Magtrol公司，日本管源、横河和国际计测器公司。Magtrol公司的HD系列磁滞测功机从18.N.m到最大为56N.m，共18个规格，其中56N.m测功机由4个14N.m制动器串联而成，价格要2～3万美元一台。最近Magtrol公司开发出最新的采用DSP的测功机系统，自动加载速度不到10s，高速采样，采样过程自动计算惯量。因为DSP是高速采样，并及时进行惯性量补偿，达到电机的高精度，高速自动测试。在操作界面上由DOS界面，发展到Windows界面，有集中n=f（U、T、W、M、P、cos φ、η）的特性曲线，也有同时显示n=f（U）、n=f（I）...n=f（η）等六个特性曲线的Windows界面。

另外，国外也有全虚拟仪器的电机测试系统，设有显示仪，控制器和功率仪，用软件代替大部分硬件，实现计算机全虚拟化测试。

现在，对于大多数产品，国外已采用100%试验，在制造结束采用随机抽样试验已不允许。试验的范围也不断扩大，除了性能试验外，还要进行其他试验，如安全试验、噪音试验、振动试验等。因为诸如机械损伤、齿轮缺陷、轴承振动和磨损等，在电气性能试验中不能被检测出来，但它要产生噪声。

德国申克公司研制的利用参数认定法进行电机测试的新设备。该参数认定法的基本思想是通过建立数学模型，仅测量近似空载下（或电机轴上一惯性飞轮）的电流和电压，从而获得电机性能指标；又通过磁头和试验装置联接，测量振动声，用图形识别法判断电机噪声。其基本原理是被测样机，包括法兰盘、电扇和

齿轮，原则上由一个相应的数字模型来描绘，模型系数直接反应了样机的物理参数，如绕线电阻和摩擦力矩，其他物理参数由数字模型间接确定。

该装置是通过一个磁头和被测试电机联接，利用一个标准的工业用加速度传感器来测试电机噪声。方法是噪声数据由一个信号控制，可以用曲线表示。试验期间，将实测曲线与不同误差等级的标准曲线（标准曲线是噪声质量好的电机噪声曲线）相比较，得出噪声类别，如无误差、轴承噪声、转子摩擦噪声、不平衡产生的噪声等。

该设备结构简单，可靠性高，检测时间短，是一种全新的微电机检测设备。

三、工业发达国家向国外转移微电机生产的方式

一般认为实现经济全球化有三个阶段：第一个阶段，以产品直接出口为主要贸易手段；第二阶段，是在目标市场投资建厂，实现本土化生产；第三个阶段，是更广泛地利用全球生产制造资源，实行业务外包。这三个阶段或三种方式不一定是循环渐进的，而是由利益所决定，也可以是同时并存的。

对于微电机生产而言，尤其是对那些量大面广、劳动密集型，而且价格低廉的产品，国外厂家一般采取以下方式来争夺市场或争得利益：

1、产品直接出口的方式

这种方式通常受到关税、许可证以及技术壁垒的制约，同时也要求市场需求能力，价格和产品质量等方面的优势。这是较长一段时间工业发达国家微电机进入发展中国家的主要方式。对于中国而言，随着微电机产业的快速发展，引进国外先进技术和消化吸收，在已建立了比较完善的生产技术体系的今天，这种直接出口的方式会越来越少；但对一些工业不发达国家和地区，仍不失为一种手段。而对一些技术含量较高的品种，如伺服电动机驱动控制器产品，高性能的汽车用微电机新产品，由技术先进的国家向不先进国家直接出口微电机依然会长期存在。

2、在国外投资建厂实现产品本土化生产

这种方式的目的是绕过贸易壁垒，降低生产成本，提高产品竞争力，尤其是