微特电机的技术现状和发展趋势调研2013

微特电机的技术现状和发展趋势调研2013 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传～ 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传～ 微特电机的技术现状和市场调研 2 北京航天时代光电科技有限公司 二〇一三年九月 目 录 1 前言 ............................................................................................................................................. 4 2 微特电机的主要产品和应用领域............................................................................................. 5 2.1 主要产品............................................................................................................................. 5 2.2 应用领域............................................................................................................................. 5 3 我国微特电机技术研究现状..................................................................................................... 6 3.1 我国微特电机产业的现状................................................................................................. 6 3.2 我国微特电机产业发展..................................................................................................... 8 4 微特电机的市场预测............................................................................................................... 12 4.1 产品市场预测................................................................................................................... 12 4.2 微特电机产品的发展趋势............................................................................................... 17 5 行业领先企业分析................................................................................................................... 19 6 新的发展理念........................................................................................................................... 22 6.1 理论研究有创新............................................................................................................... 22 6.2 设计技术向一体化方向发展........................................................................................... 23 6.3 传感器技术有待发展....................................................................................................... 23 6.4 网络通讯技术................................................................................................................... 24 6.5 关键制造工艺技术新进展............................................................................................... 26 3 6.6 材料技术方面有美好的发展前景................................................................................... 26 6.7 测试技术向高效和自动化发展....................................................................................... 26 7 结论 ........................................................................................................................................... 27 1 前言 微特电机，是指直径小于160mm或额定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的微型特种电机。微特电机常用于控制系统中，实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。微特电机技术所涉及的学科和技术领域包括了电机技术、材料技术、计算技术、控制技术、微电子技术、电力电子技术、传感技术、网络技术等，属多学科、多技术领域交叉的综合技术，是典型的光机电一体化产品。因此，各学科和技术领域中的最新成果都能很快在微特电机领域中得到应用，尤其是新材料的发展和应用，新一代驱动技术的研制和应用，网络化控制技术的发展，都给微特电机领域带来新的发展理念，并深入到各个产品中。 微特电机有60年-70年的发展史，第二次世界大战后军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家微特电机的开发和生产;上世纪60年代末70年代初，民用电子产品的迅速发展促进了日本等国的微特电机行业的大发展;上世纪80年代以来，随着电子技术的广泛应用，微特电机向组件化方向发展，引起微特电机行业的结构变化。如今，微特电机已广泛应用于从家庭到宇航业等众多领域，2010年全球产量约100亿台。 4 2 微特电机的主要产品和应用领域 2.1 主要产品 微特电机涉及主要产品如下: (1) 控制类微特电机; (2) 微型永磁直流电动机; (3) 永磁同步电机; (4) 无刷直流电机; (5) 永磁交流伺服电动机; (6) 步进电动机; (7) 直线电机; (8) 新原理微特电机: 1) 超声波电机、 2) 悬浮电机 2.2 应用领域 微特电机在国民经济各个领域中的应用十分广泛，主要有以下几个方面: (1)运动机械 无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械负载的动力源。 (2)音像设备 例如，在盒式录像机中，微特电机既是磁鼓组件的关键元件，又是其主导轴驱动、收供带和磁带盒的自动装载以及磁带张力控制的重要元件。 (3)自动化设备 办公自动化设备、计算机外部设备和工业自动化设备。如磁盘驱动器、复印机、数控机床、机器人等都应用了微特电机。 5 3 我国微特电机技术研究现状 3.1 我国微特电机产业的现状 3.1.1 多种经济成份并存，独资企业发展最快 微特电机产业是基础行业，除军用微特电机之外，都是对外完全开放和实行较充分的市场经济的行业。目前，我国微特电机制造生产厂商可分成三大块，一是外国独资企业(几乎没有合资企业)，随着微特电机生产销售全球化进度加快，竞争激烈，外国微电机厂商，尤其是日本的微电机大公司都在我国大陆投资建厂，实现规模化大生产，在我国微特电机产业中发展最快，但研究开发仍然在日本国内。二是不少国有微电机厂，改革开放后，由于体制和机制不适应市场经济，缺乏市场经济的竞争能力，破产兼并，经营状况困难处于萎缩状态。三是民营企业，由于体制精简和机制灵活，生产效率较高，成本较低，产品有竞争力，但规模不大。 3.1.2 我国是微特电机生产大国，但不是强国。 我国(包括香港;台湾地区)2010年微电机总生产量约60亿台，占世界总产量约60,左右。但我国不是生产和技术强国，国企和民企生产的产品档次不高，属中、低档产品。独资企业的产品属中档产品，真正技术含量较高的产品，如光盘驱动器用的精密无刷主轴电动机、高精度步进电机、片状电机、高精密高性能伺服电机以及新结构、新原理电机等都没有转移到我国大陆内的独资企业生产。 3.1.3 微特电机出口快速增长，以独资企业为主导 据我国海关统计，微特电机出口额2000~2009年均增长率为6.52%，每年以两位数快速增长。微特电机已是电子元件行业出口的主要行业。 6 另一方面，我国微特电机的进口也在快速增长，这说明我国微特电机产品结构不合理，高档精密微电机依赖于进口。 3.1.4 制造生产体系水平较低 我国微特电机产品已形成较完善的制造生产体系，从原材料到制成品的生产都具备了一定的生产能力，例如国家已将发展永磁材料列为国家高新技术，我国永磁材料必将会高速发展，磁性材料、绝缘材料也都基本满足使用要求;微特电机零部件制造厂商引进了不少先进的微电机生产的前道冲制设备;微特电机通用加工设备、专用设备和测试设备的开发和生产立足于国内生产;模具制造和水平对微特电机制造和产品质量起着重要的作用，模具设计和制造已有专业化单位;微特电机成品制造和组装已具备组织规模化生产的管理能力;从原材料、零部件到微特电机整机厂都在加强管理，有的已通过了IS09000质量保证体系的认证。但是，与国际先进制造水平相比差距较大。微特电机产品档次和质量有待提高，须结合我国特点提高生产自动化程度;零部件品质和规模化生产要上一个新的台阶;原材料性能要进一步提高;模具设计和制造与国外差距较大，精密普通加工设备、先进专用设备和测试设备目前有的还需从国外进口。 3.1.5 研究开发力量较强，但产学研结合不够 电机专业是一个老专业，从事微特电机的研究、开发、试制、检测的高 7 等院校和部属地方电机研究所，力量较强，国内外都有一定的知名度。但是，产学研的结合总体而言不够，没有发挥大学、研究所和企业的特点和优势，大学和研究所没有很好以市场需求定准自己的研究开发项目，缺乏市场经济观念和机制，开发进展慢，成果商品化率低。台湾地区发展微电机的组织模式可以借鉴，当消费电子产品用直流有刷电机绝大部分转移到大陆生产后，台湾地区生产量直线下降，因此转向生产CD-ROM和DVD等产品用的高档无刷直流电机，这些电机的开发和生产是台湾工业研究院与有关制造厂联合进行，工业研究院以开发为主，生产转到工厂，研究结合较好，目前已有自主产权的CD-ROM和DVD主轴永磁无刷电机进入批量生产，提升了台湾地区的微电机产品档次。我国民营企业，开发能力不强，成果较少，产品更新换代慢。若我们能实现产学研紧密结合，大学以理论和新技术研究为主，研究所以应用研究为主，并与企业有机地紧密结合，将自主产权产品实现批量生产，必将促进我国自主产权的微特电机产品的开发和生产，促进新产品不断形成，有力地推进微特电机产业整体水平的提高，加速我国建成微特电机生产和技术强国。 3.2 我国微特电机产业发展 3.2.1 民营企业能力提升、国企重组、组建大集团公司，提高我国微特电机产业的竞争能力。 我国民营微特电机生产企业普遍规模较小，加入WTO后，激烈的市场经济对企业提出了更高要求，民营微特电机生产企业急需通过技术改造和加强管理进行二次创业。通过技术改造扩大生产规模，实行规模化生产，进一步降低成本，提高产品质量。国有全资微特电机厂要加快改革和调整的步伐，通过改制和重组，实行资源优化配置，充分利用设备，尤其是引进设备，内部深化改革，重振旗鼓。在全球兼并浪潮一个接一个的情况下，我国微特电机生产厂商，能否探讨组建大集团公司，甚至可以利用二岸三地优势，实行强强联合和合资，建立大集团公司，多渠道筹集资金。一方面加强研究开发 8 力量，瞄准潜在市场，开发高新产品;另一方面加大技术改造的力度，实施现有产品的规模化生产，不断提高产品质量，提高生产效率，以优质低价创立自己的名牌产品，并加强营销，开拓国内外市场。 3.2.2 紧跟支柱和高新产业的发展需求，调整产品结构，提高产品档次和质量，实现产业升级 微特电机是服务于各行业产业的配套产品，因此要根据支柱和高新产业的发展需求，调整产品结构，提高产品档次和质量，实现产业升级。 (1) 家电配套电机 我国是家电生产大国，空调机、冰箱、微波炉、电风扇、排烟机的生产量已是世界第一，家电用电机市场很大。经过引进、消化、吸收和创新，我国家电技术水平和产品质量与国际水平相当，为了不断满足用户要求和适应信息时代的需求，实现节能化、舒适化、网络化、智能化，甚至提出网络家电(或叫信息家电)，家电的更新换代周期很快，对为其配套的电机提出了高效率、低噪声、低振动、低价格，可调速和智能化的要求。因此，家电电机制造厂要高度重视家电的发展信息和趋势，了解国内独资企业生产家电电机的性能和水平，在生产现有产品的同时，紧跟家电发展对电机提出的新要求，开发新产品，提升产品档次和质量。 家电电机的发展趋势: 1) 永磁无刷电动机将逐步替代单相异步电动机。永磁无刷电动机集有刷直流电机和交流异步电动机的优点于一体，效率高，调速方便，有利于实现家电智能化和网络化。随着电力电子技术高速发展和磁性材料性能不断提高，价格不断降低，替代步伐会加快。日本在五年前已开发家电用的永磁无刷电机，现在不少公司已批量生产。我国近几年才开始开发，有的虽已批量生产， 9 但品种规格少，产品绝大部分是仿制型。我们应加强开发，增加品种，并扩展到家用风扇、排烟机、吸尘器、健身器等小家电领域。 2) 进行优化设计，提高产品固有质量和效率。为了提高产品竞争能力，适应产品寿命周期越来越短，国外大公司都采用CAD优化设计，缩短开发时间，实现样机一次成功，以不断满足家电发展的要求。我国微特电机行业要提高和深化水平，不仅解决制图，而且要实现电磁、结构、冷却的优化设计，甚至达到仿真，提高产品的固有质量和效率。 3) 采用新结构、新工艺，提高电机效率和生产效率。例如:采用外转子结构，便于与家电结构上的配套。铁心冲片采用带料冲制或拼块结构，绕组采用集中绕组，自动制作，可提高导线的槽满率，达到提高生产效率和产品效率的目的。同时这种结构节省磁性材料，降低成本。 (2) 信息产业配套电机 信息产业和信息技术是以微电子技术为核心，通信与网络为先锋，计算机及软件为基础。信息产业在国内外都得到高度重视和获得高速发展，与其配套的外部设备也随之高速发展，软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等每年以两位数增长。为其配套的关键部件微电机需求量大，要求越来越高，这类电机绝大部份是精密永磁无刷电动机、精密步进电机，它的特点和发展方向: 1) 高投资类产品 这类电机使用要求很高，如硬盘驱动器用的主轴永磁无刷电动机以高速带动磁头盘片旋转，对盘片上的数据执行读写功能的磁头离盘片表面只有0.1~0.3Pm处作悬浮运动，对驱动盘片高速旋转的主轴永磁无刷电动机的要求高，尤其直接安装盘片的电动机端面转盘跳动度要求很严，转速也要稳定， 10 否则无法工作，因此对零部件的加工精度、精洁度、组装场地以及控制驱动线路、电力电子元器件有很高要求，所以这类电机是先进制造技术和新兴电力电子技术结合的高技术、高投资类产品，国际上也集中在大公司开发和生产。 2) 微型化 由于电子信息技术的快速发展和广泛应用，一方面要求微特电机向微型化发展，以适应电子产品日益微型化的需要，同时也为微特电机的微型化创造了条件。微特电机的微型化，不仅指它的质量和体积，还指它的功率消耗。在现代电子信息产品中(如手机)，电机往往是耗电量最大的元件之一。而在宇宙航行系统中，通常以燃料电池或太阳能电池供电，所有电气元件的耗电量受到严格限制。在高空飞行中，飞行物质量每增加1kg，每小时就要多耗100kg 左右的燃料。因此，微特电机的微型化是目前迫切需要解决的问题。 为了使电机微型化，通常采取改进设计，简化结构，采用新材料、新工艺等措施。例如，日本一家公司推出了外径仅0.8mm，轴长1.2mm，重量仅4mg 的微型电动机，可以在人的血管中穿行。 3) 高速化 随着计算机外设存储密度的不断提高，要求为其配套的主轴无刷电动机在8000r/min以上高速运转。国外已在开发和生产动压轴承电机，以保证电动机在高速运转下仍然能运转平稳、抖晃小、噪声小、寿命长。 (3) 电动车配套电机 我国是摩托车、自行车生产大国，汽车、摩托车、机动车的排气污染是全球环保需解决的重要问题，因此，各国都在研究开发电动汽车(EV)、混合型汽车(HEV)、电动摩托车和电动自行车。这类电机技术发展重点: 11 1) 高效率、高出力、节能型 通过高速化、高性能磁性材料选用，高效率冷却手段和提高控制器驱动器效率等措施，目前电动汽车用的驱动电机的出力已超过lkW/kg，不远的将来可超过燃油机的出力。25kW到30kW的驱动电机效率可达到90,~95,。汽车用的其它电机，将从铁氧体逐步向钕铁硼永磁材料过渡。电动自行车和电动摩托车的驱动电动机也要求高出力和高效率，以减轻整车重量和提高一次充电后行驶距离。 2) 智能化 对电动车用的驱动电动机和控制器要实现智能化，使电动汽车和混合型汽车运行在最佳状态，达到能耗最少。智能型电动自行车驱动电动机和控制器，可实现人力和电力(蓄电池)的合理使用，以满足上坡行驶和增大行驶距离的要求. 4 微特电机的市场预测 4.1 产品市场预测 4.1.1 市场预测和分析 现代微特电机需求量大，应用于各个领域，使用面广，人们可以通过一个家庭拥有微特电机数量的多少来衡量一个国家发展水平。据不完全统计，西方发达国家每个家庭平均拥有50,100台微特电机，我国大城市居民平均家庭拥有量大约在10,30 台左右，具有庞大的潜在市场。微特电机的应用市场，一定程度上与社会发展水平相适应的。按照当前微特电机使用数量进行了排位:?信息处理机器(含通讯器材)，约占31%。?视听设备，占 17 %。?汽车用微特电机，占26%。?家用电器，占23%。?工业机械和机器人、武器装备、轻工机械、农业机械，医疗设备、保健设备等用微特电机约占3%。 12 (1)信息处理机器用的微特电机 信息产业和信息技术以微电子技术为核心，通信与网络为先锋，计算机及软件为基础。而在信息产品和支撑信息时代的半导体制造设备、电子装置中，包括信息输入、存储、处理、输出、传递等环节，通信设备一般也包括在其中，使用各种各样微特电机。例如，据国家统计局最新统计，2009 年我国信息产品进出口总值2952.4 亿美元，主要出口商品分别为笔记本电脑和手机，2009 年全球手机总产量11.3 亿部，我国手机产量6.19 亿部(数据为规模以上企业，不包含山寨手机产品)，笔记本电脑产量超过微型计算机，2009 年出口达1.25 亿台，另外还有打印机、传真机、复印机等设备。据估计，2010 年手机和笔记本电脑的出口数量比上一年有望增长10%和13%。这一领域微特电机的需求量会随着信息化发展而高速增长，当前需求量约占微特电机总需求量的31%。 信息处理设备使用的微特电机主要有:永磁直流电机、无刷直流电机、步进电机、单相异步电机、同步电机、有刷/无刷风机、振动电机、直线电机等。这一领域所使用的精密无刷电动机、精密步进电动机基本上被日本厂商垄断，日本已生产流体动压轴承无刷电机，我国该技术尚属空白。我国的企业仅在振动电机和个别品种步进电机上有一定生产量，但规模不大，产品档次正不断提高。 (2)视听设备用微特电机 音响、视像设备已经成为消费类电子产品新的经济增长点，各类配套微特电机产品的总产量和质量都有较快的发展和提高。传统使用微特电机的产品有录音机、录像机、摄像机、照相机、DVD 等，近年来发展起来有数码照相机、数码摄像机、数字式摄录一体机和家庭影院等。据海关统计2009 年我 13 国出口摄像机、DVD、数码相机、收录(放)音机及组合机的数量为5.5 亿台、1.23 亿、0.94 亿和1.29 亿台，比上一年变化为+5.37% 、-3.78%、-8.69、-40.56%。其中近年来收录(放)音机的数量有较大降幅，逐渐为MP3、MP4 替代。所有视听产品使用的电机约占微特电机总需求量的17,左右。 该领域目前使用的电机大部分为有刷永磁直流电动机，随着视听产品的薄型化、高速化，无刷电机在该领域将不断增加配套量。该领域电机绝大部分由在华外商独资企业生产，如日本万宝至公司，日本是最大的电机供应国。我国民族微特电机批量生产最早是国有企业，从音响电机开始形成了18 条生产线，但后来逐步被民营企业替代。民营企业经近十年的快速发展，视听设备用永磁有刷直流电动机已初具规模，已逐步打进外商整机厂，但在高档精密微特电机方面与日本企业存在一定差距。 (3)汽车用微特电机 微特电机是汽车上的关键零部件之一，每辆经济型汽车配备30 台以上小电机，高级轿车至少配备60 台以上小电机，豪华型轿车配备近百台小电机，汽车用微特电机占总需求量的26%左右。同时，世界各汽车制造商都十分重视电动汽车的开发，混合电动汽车已小批量投入市场。 据资料据统计，2009 年全球汽车产销前十个国家的汽车产量为4761.9 万辆，估计对微特电机的需求量超过20 亿台，再加上汽车的二级维修市场，还有约三成微特电机等零部件的需求。 2009 年我国汽车产销分别达到1379.1 万辆和1364.5 万辆，产销量首次超过美国成为世界第一大汽车产销国。随着汽车电子产业的迅速发展，也为汽车用微特电机产品提供大有可为的发展空间。我国将汽车产业作为支柱产业，发展迅速，同时汽车零部件全球 采购 采购部分工政府采购法87号令广东省政府采购政府采购法及采购员下一步工作计划 趋势增强，因此我国微特电机企业 14 要重视这块国内外市场。 汽车用微特电机主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，在电动汽车中电机还是汽车的动力系统。 (4)家用电器用微特电机 家用电器用微特电机是我国民族微特电机制造业中的主导产品，主要产品有空调器、洗衣机、电冰箱、微波炉、电风扇、吸尘器、跑步机、抽油烟机、洗碗机、面包机、榨汁机、电动牙刷、电吹风、厨房废物处理器、搅拌器等。据国家统计局最新数据统计，2010 年上半年全国家用洗衣机、吸尘器、空调、电冰箱、电风扇、吸排油烟机的生产数量分别为2724.6 万台、3368.7 万台、5992.3 万台、3895.0 万台、8553.1 万台、830.5 万台，比上一年有较大增幅。家用电器产品会持续增长，配套电机也会同步增长，家电用电机占总需求量的23%左右。家电配套电机市场大部分为民营企业所占领，主要生产单相异步电动机、步进电机，但永磁无刷电机产品日商在华独资企业处于优势。随着家电的发展，要求配套电机朝无刷化、节能、低噪声方向发展。 家用电器用微特电机的品种有:永磁直流电动机、无刷直流电动机、步进电动机、单相交流电动机、串激电动机、交流伺服电动机等。 (5)工业和武器装备等用微特电机 随着工业现代化和武器装备现代化的发展需求，微特电机在工业领域和军事领域中扮演越来越重要的角色。该类微特电机品种繁多，技术含量高，系统综合程度高，不少是电机组件。按使用属性分为信号类微特电机、驱动执行类微特电机和机电组件一体化系统。其中信号类微特电机有:单极或多极旋转变压器、单极或多极自整角机、感应同步器、交流或直流测速发电机等;驱动执行类微特电机有:力矩电动机、交流或直流伺服电动机、无刷电 15 动机、同步电动机、开关磁阻电动机、超声波电动机、直线电机等，机电一体化系统则有测速机-电动机机组，伺服电机系统，交流调速系统等。 综上所述，微特电机市场巨大，而且不断增长。2010 年全世界微特电机总产量超过100 亿台，按每年递增5-7%计算，到2015 年全球微特电机总产量超过140 亿台。 4.1.2 产品制造的地域分布格局 产品制造的地域分布详见图1。 图1 产品制造的地域分布 主要在:西北地区约占5 %;西南地区约占2 %;华南地区约占25 %;华东约占23 %;华北约占15 %;东北约占10 %;中南约占15 %。可以看到，我国的华东和华南市场大约占全国市场的一半。 4.1.3 微特电机的国际贸易分析 由于许多跨国公司已经或正在将制造、采购中心移到中国，国内也有越来越多的企业开始面向全球生产经营，我国的微特电机正积极的融入全球化中，并在国际贸易和经济合作，我国生产的微特电机大约在国际市场中占60%，扮演着十分重要的角色。产品国际贸易，主要体现在产品的直接出口、配套出口和产品的来料加工返销。目前来看:直接出口的不多，配套出口和产品的来料加工返销的比较多。 16 4.2 微特电机产品的发展趋势 微特电机制造工序多、涉及精密机构、精细化、微细加工、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量大、精度高。是劳动密集型和技术密集型的高新技术产业。国际微特电机技术领域主要发展趋势如下: (1) 产品向网络化、轻薄短小化、永磁化、无铁芯化、无刷化、驱动器电机一体化、低电压化、高性能和智能化趋势发展。 在网络化和轻薄短小化方面，主要是针对传统产品性能的提高和产品尺寸的缩小。例如对汽车、电动自行车用电机，采用网络化控制、盘式结构，以便同车辆使用部位相适应，缩小体积。又如对旋转变压器，采用补偿，在同样的性能水平下，可以缩小一个机座号，或者同样机座下可提高精度。对多极旋变，误差精度大幅提高。对家电及其他场合使用的交流和直流微电机，采用塑料封工艺技术，可提高温度，降低噪声。为了获得好的动态性能，降低系统成本，无铁芯电机今后在品种规格和产量上将会大幅度增长。这类电机在直流印刷绕组电机、盘式绕组电机、杯形电枢直流微电机等方面，将大量得以推广，用于汽车、电动助力车、印刷设备以及自动化装置和军事装备中。在生命科学方面，主要发展低电压化、驱动器电机一体化和智能化的产品。 在无刷化方面，主要发展无刷直流电机，以提高产品的可靠性和寿命。无刷电机已经广泛应用于家用电器、声像设备、汽车等领域。例如在变频空调器中采用无刷直流电机替代异步电动机，效率可明显提高。空调器的室内风机如用塑封无刷直流电机替代原有的单相异步电机，可获得较好的速度调节特性低噪声。无刷电机的性能优势，已经使其取得广阔的市场前景。 17 在组合化方面主要是适应军事装备和工业自动化设备的小型化要求，将驱动器、角度传感器、速度传感器、伺服电动机、减速器和制动器等根据不同用途组合成一体，发展驱动器电机一体化产品，作为一个独立的功能组件或部件，或者发展直接驱动和直线驱动产品。例如整机采用电机转子直接作为驱动元件，省掉了中间的传动机构，不但使其结构简化，又可以提高系统精度。 (2) 生产技术向集约化、柔性化、自动化、专业化以及生产协作配套网络化发展。 发达国家十分重视微特电机生产线柔性化生产。随着国际市场竞争的加剧，微特电机产品的市场寿命越来越短，因此，要十分重视电机生产线柔性化生产，这样可以克服以多品种小批量为特点的微特电机生产组织上的困难。而生产方式集约化、自动化和专业化、生产协作配套和网络化，则可以使以大批量为特点的微特电机生产实现规模化经济。继续采用 CAD/CAM 等软件，缩短产品研发周期和减少成本。 (3) 测试技术向高效和自动化发展。 电机驱动与控制采用中大规模集成电路后，控制电路简化，有利于电机的驱动器轻薄短小化，并使驱动精度和可靠性提高，同时降低成本。随着电机性能的提高，要求与其配套的检测技术精确度更高。 (4) 大型精密、复杂、长寿命模具向高技术含量模具发展。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。发展重点应该是既能满足大量需要，又 18 有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展前景的大型精密、复杂、长寿命模具。又由于模具 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势， 因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。 5 行业领先企业分析 IT产品的微特电机领域，日本企业占绝对优势。硬盘主轴电机是技术含量最高的微特电机，要求运转精度是最高的，全球只有四家企业能够胜任，分别是NIDEC(日本电产)、JVC、PANASONIC、SAMSUNG，其中日本电产2009年市场占有率超过80%。光盘驱动器主轴电机技术含量其次，但全球同样只有4家胜任，其中日本电产市场占有率75%。轴流风扇电机也是日本厂家的强项，美蓓亚、电产和山洋电气合起来的市场占有率超过85%。手机震动电机技术含量并不高，尤其是圆柱空心杯型电机，国内有很多企业都能够胜任，而扁平型的技术含量比较高，大多是国外企业。 19 汽车微特电机领域，同样是日本企业主导市场。日本电产、阿斯莫、三叶、电装、万宝至2009年市场占有率超过50%，欧洲重要厂商有博泽。而汽车大国美国，主要从中国大陆和日本采购微特电机。 电产进入汽车领域，源自2006年11月对法国汽车零配件大厂法雷奥汽车电机部门的收购。电产是微特电机领域的霸主，几乎每年都要进行数起并购。2010年8月，电产以650亿日元收购了艾默生的EMC业务，也就是中大型电机业务;2010年12月，则收购手机震动电机行业的霸主三洋精密。 阿斯莫的微特电机业务源自1979年田中计器与电装的小型电机业务的合并，该公司在汽车用微特电机领域无论是收入还是出货量都是全球第一。电装是丰田电器装备事业处独立而成的公司，虽然1979年将小型电机事业与田中计器合并，但是电装在1980年后依然大力发展小型电机事业，主要用在空调和车身领域。 三叶是本田的忠实合作伙伴，几乎垄断了本田的微特电机供应。万宝至产品范围广泛，覆盖汽车领域、光盘播放器、音响、玩具、家电领域。 20 博泽是德国企业，是摇窗机构、门系统和座椅调节系统方面的领先制造商，,年产量多达7千万套，2003年从博世收购了门锁业务。2007年12月底，博泽收购了前西门子威迪欧汽车电机部门及大陆集团的发动机冷却风扇业务。一举成为欧美最大的汽车电机厂家。 德昌电机则是香港企业，主要供应欧美市场，其销售网络是电机行业中最为齐全的。 白电方面的微特电机技术含量最低。中国也是白电和厨电产量第一的大国，其市场占有率超过80%，因此国内企业主要从事白电和厨电用微特电机生产，集中在珠三角和浙江。主要厂商有章丘海尔、威灵控股、大洋电机、浙江卧龙、杭州松下、金龙机电、电产芝浦、江苏富天江、方正电机等，市场集中度比较高。 威灵是美的关联企业，也因此成为空调电机行业领域的领军企业，全球市场占有率第一。江苏富天江是三江电器和日本富士通的合资企业，松下和电产芝浦都是日本企业。章丘海尔洗衣机电机市场占有率比较高，浙江卧龙依托卧龙集团，大洋电机则是少有的独立企业，所以在空调电机领域面临困难，不过该公司力拓汽车电机领域。 国家精密微特电机工程技术研究中心简介 国家精密微特电机工程技术研究中心12月26日，经科技部批准，由中国航天科工集团061基地林泉电机厂、贵州省科技风险投资有限公司、哈尔滨工业大学、浙江大学、上海交通大学、贵州大学等六方共建的国家精密微特电机工程技术研究中心建设启动大会暨 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 签署仪式在贵州省委礼堂举行。 国家精密微特电机技术研究中心将以贵州微特电机工程技术研究中心为基础、以林泉电机厂为依托，整合哈工大、浙江大学、上海交大和贵州大学，围绕高速电机技术、高精度驱动与控制技术、电机数字化设计技术、电机新 21 工艺与制造技术等展开攻关。 国家精密微特电机工程技术研究中心总投资3500万元，科技部出资300万，省级配套300万，依托单位自筹2900万。中心将注册为独立的法人实体，建设地点为贵阳高新区。建设时间为3年，3年后科技部将对中心进行验收。 精密微特电机是国民经济发展中不可或缺的高端产品，技术含量和产品附加值高，集成了电机、自动控制、计算机、集成电路、新材料、精密制造、测试与检测等多种技术，是工业自动化、农业现代化、办公自动化、家庭现代化、武器装备等领域广泛应用的关键部件，是世界各国关注和发展的重点。 6 新的发展理念 6.1 理论研究有创新 (1) 微特电机的理论研究，除原来的传统理论外，今后研究的理论主要是:在微特电机领域，继续有针对性的进行模糊控制理论的研究;电机能量转换机理的研究;反电势法的原理及起动技术;故障机理研究;现代神经科学理论的研究。同时，进一步加强信息传输和网络化控制机理的研究;人工神经网络机理的研究等。 (2) 继续进行理论建模，主要有:电机磁场设计分析模型;电机动态性能分析模型;电机稳态性能分析模型;绝缘结构模型;热计算模型;基于 FMEA 的电气及机械失效模式分析模型;无位置传感器无刷直流电机的控制策略等。 (3) 可靠性机理的研究，主要有:微特电机驱动系统在综合控制系统中的可靠性机理，可靠性冗余机理等。 (4) 故障机理的研究，主要有:了解故障的形成和发展过程，掌握故障的内在本质及特征，是故障诊断的理论基础。其研究方法是依赖于电机和相关的基础学科，通过建立电气设备故障分析的物理和数学模型，求出模型的解析解或近似解，进行仿真计算，并从中 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出一般性的规律，找出故障特征量，可以有效地指导微特电机设备的监测与诊断。 22 (5) 低电压驱动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的研究。研究驱动电压只有几伏、十几伏或者零点几伏系统的方案和控制模型。 6.2 设计技术向一体化方向发展 (1)微特电机的设计技术除了传统的 CAD、CAE 技术外，还继续采用有限元法，许多大型的有限元分析软件可与许多先进的 CAD 软件共享数据， 将有限元与三维 CAD 技术结合来分析产品的结构和强度，大大提高了新产品设计的质量和速度。 在电机电磁场分析计算的基础上，运用场-路结合方法，进行电磁设计计算，损耗计算、优化设计、噪声抑制、永磁体电机原理和特性分析等，有的公司在开发电机优化设计软件，为用户提供便捷的设计工具。 (2)新型稀土钕铁硼永磁材料的选用和设计;绝缘结构的设计;新型散热表面的设计;新型轴承选配方法和润滑系统的设计;无槽结构电枢的设计;低成本较高分辨率位置传感器的设计;新型充磁方法和充磁夹具的设计;新型永磁电机装配工艺和专用装配设备的设计。 (3)对电机中物理场的分析和计算:电机中存在的物理场包括电磁场、温度场和力场相互作用和耦合使得电机本身成为了一个强耦合、非线形的复杂的机电能量转换装置，对电机中物理场的研究是揭示电机能量转换机理的关键，而对其精确分析和计算是电机设计、分析、运行和控制的前提，因此要研究不断创新的适用于分析电机物理场的各种计算方法，特别是适用面广、计算精度高的数值计算方法，及其在电机技术中的应用。 (4)设计将微特电机、驱动、通信等部件都融合在电机内部，形成一体化产品，微特电机整体技术向一体化方向发展。 6.3 传感器技术有待发展 传感器是微特电机测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件，而传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器。按照其用途，传感器可 23 分类为:压力敏和力敏传感器 、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、振动传感器、生物传感器等。按照其制造工艺，可以将传感器区分为: 集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器等。微特电机应用的传感器主要是位置传感器、能耗传感器、速度传感器等。当前研究较多的主要还是相对位置编码器、绝对位置编码器、感应同步器、光栅作为位置和速度反馈的传感器。在采用绝对位置编码器作为位置传感器件的设备中，绝对位置编码器能够自动记忆各进给行程内的每一点位置。 世界上正在利用先进的微电子机械系统(MEMS)制造技术，研究出一种新型三维微结构高灵敏度敏感元件，可能组成新一代的微功率传感器。这种传感器精度高、响应快、可靠性好，是微特电机未来应用的新传感器之一。 6.4 网络通讯技术 我国的通信技术虽然在以太网网络、手机、数字电视、视频技术等方面取得了重大进展，但是在微特电机控制领域仍然与国际先进水平相差甚远。我国在微特电机控制领域的通信技术，目前基本是基于单独设备的点到点的通信，速度低下，可靠性差、不能实现精确时钟同步、效率不高，严重影响了我国信息技术对传统产业的提升作用。 随着世界先进制造技术的发展,国际空间高技术和国防工业的激烈竞争的加剧，我国的国防工业、电子产业、机械工业、纺织、印刷等行业都提出了一种高新技术——链路层高速同步通信技术的要求。正在组织进行高速同步通信技术网络化制造的开发和研究。主要有: (1) CAN 通信技术 CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。CAN技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控 24 系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用。 (2) SERCOS通信技术 传统的机械传动部分，需要使用机械性滑轮、皮带，以控制和驱动各种不同的机械设备。为了提高生产的灵活性，现在开始采用结合了电子运动控制系统的伺服电机或驱动。在驱动之间进行高速数字连接，如 SERCOS，不需要机械传动部件就能紧密协调轴运动。电子运动系统可显著降低因改变机械构造所需要的时间，也提高了生产运行的灵活性。 (3) ETHERNET Powerlink 技术 ETHERNET Powerlink 是到目前为止，是经过现场验证，基于高速以太网的开放、实时通信协议，甚至能用于时间十分苛求的高速运动系统。这是一个完整的从管理层一直到现场I/O 层的确定性传送实时数据的透明解决方案，并已成为工业标准，其可预测的通信过程有非常短的循环时间，和高的实时精度(Jitter，即抖动或不稳定度小于 1μS)。 (4) 集成CANopen通信协议 通CANopen，CAN 用户将可以使用基于以太网的通讯方式，从而能够满足诸如运动控制等应用中苛刻的实时数据通讯要求。系统符合国际 IT 标准(如 IEEE 802.3 标准 Ethernet)，基于IP的协议(如TCP/IP, UDP/IP, http)，并提供与企业内部网络的无缝集成。 (5) 用于运动控制的FireWire FireWire用于运动控制的主要优点是联网技术本身。为计算机和消费类电子设备行业而设计的FireWire，在原理上适合于需要有实时基础结构的通信视频图像，其结果是开发出一种快速的实时网络，它还提供对等通信。符合标准的内置功能，它支持 FireWire 等时(通过保证提供如伺服参数等特定信息来保证确定的性能)和异步通信。此外，网络还采用一种叶型结构，因而不需要集线器或交换机，而且总线上的设备能以菊花链方式连接在一起，以便有效地进行分布式控制。 25 6.5 关键制造工艺技术新进展 (1) 微特电机制造工序多、涉及精密机构、精细化、微细加工、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量大、精度高。为了保证产品的质量还需要一系列精密的测试仪器，既是投资性较强的行业，又是劳动密集型和技术密集型的高新技术产业。 (2) 极端制造技术:制造技术正在从常规制造、传统制造向极端 制造技术的方向发展。极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。如:制造天空飞行器、制造微纳电机、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品。 6.6 材料技术方面有美好的发展前景 微特电机的材料涉及硅钢片、永磁材料、铜线、绝缘材料等，近年来，用于计算机外围设备的无刷直流电动机，步进电动机，用于仪器风扇的小功率电动机以及高精度、低噪声的直流永磁电动机在国际市场上都有美好的发展前景。因此，加强微特电机的材料技术的研究十分重要。原材料工业,对微特电机的生产影响很大，如硅钢片、永磁材料、铜线、绝缘材料等。在中国,永磁材料的生产发展很快。高性能的钕铁硼永磁材料(工作温度 150?,最大磁能积32×79.6MGA/m,可逆温度系数-0.08%)的工业产量已达到适当规模，这加速了高质量小功率永磁电动机的生产。在中国，有许多工厂生产铁氧体永磁材料，总产量也很大,这是中国的特色，可以满足国内需要。今后有必要进一步提高材料的特性和质量，并降低成本。 6.7 测试技术向高效和自动化发展 电机驱动与控制采用集成电路后，其最大优点是电路简化，有利于电机的轻薄短小化，并使驱动精度和可靠性提高，同时降低成本。随着电机性能的提高，要与其配套的检测技术精确度更高，并且向高效和自动化方向发展。 26 7 结论 全球经济信息化带动工业化，促进了工业自动化、办公自动化、家庭现代化、农业现代化及军事武器装备现代化的快速发展。微特电机作为该产业系统中重要的执行机构或驱动基础元件，伴随着自动化、智能化程度的提升和人们生活水平的提高，其需求量不断增加。据不完全统计，2010 年全球微特电机产量已超过100 亿台。由于受2008 年美国金融危机影响，国内外微特电机行业增速放缓，但全球微特电机行业发展前景仍是令人乐观的。在当今世界微特电机行业，中国凭借着劳动力密集和原材料便宜得天独厚的优势，生产着超过全球60%的各类微特电机，是名副其实的微特电机生产制造大国(包括香港和台湾地区)。日本、德国、美国、英国、瑞士、瑞典等国家知名品牌公司凭借其数十上百年的微特电机生产制造经验和关键工艺技术，仍然影响着世界微特电机的发展，掌控者大部分高档、精密、新型微特电机的技术和产品。尤其日本凭借精密加工技术在电子信息领域用微型电机具有较大优势，代表世界先进水平，引领着高档精密微型电机的技术发展。 据不完全统计，包括微特电机的制造企业和配套零部件材料及专用设备企业，我国现有微特电机行业企业3600 多家。除从事军用微特电机及组件的数量不多的国有企业外，其中约70%是民营企业。未来 5-10 年，我们微特电机行业有非常大的发展空间: (1) 从市场增长速度看，汽车电子用的微特电机已经成为我国微特电机产业发展一个新的市场增长点。 目前我国汽车电子企业面临政策层面缺失、核心技术空白及市场边缘化生存等问题，需要我们采取各种措施，以技术创新带动产品化，推进微特电机产业在汽车电子方面的应用和发展。首先我们要求确定“有所为，有所不为”的方向。选择有优势的产品作为突破口，培育一个自己的微特电机配套体系;然后，要利用国内外先进的汽车电子控制单元，进行系统集成，形成真正意义上的具有自主知识产权的汽车电子控制系统，以此就可形成自己的 27 标准，逐步进入良性的发展轨道。 (2) 从制造技术看:网络化敏捷制造逐渐成为 21 世纪企业所应采用的先进制造模式。 在当前经济全球化、信息和服务网络化的大趋势下，网络化敏捷制造技术和系统能够较好地满足企业开展市场竞争的核心需求。网络化敏捷制造是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战，实施的以快速响应市场需求和提高企业(企业群体)竞争力为主要目标的一种先进制造模式。通过采用先进的网络技术、制造技术及其它相关的技术，构建面向企业特定需要的基于网络的制造系统，并在系统支持下，突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束， 开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的微特电机企业的业务活动(如产品设计、制造、销售、采购、管理等)，实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，网络化敏捷制造为企业指出了在网络环境下，通过企业间协同，集成和利用全社会资源开展企业的生产经营管理活动的指导思想。 (3) 从生产制造模式看:发展形成微特电机产业具有“集成化、网络化、数字化、智能化、绿色化”特征的现代集成制造系统理论、方法、技术、工具、形成了以网络化为特征的具有中国特色的先进制造模式。 网络制造的实质是在获得市场机遇时，利用网络技术把地理上分散的企业和制造资源组织起来，结成联盟企业，进行新产品开发和生产，实现优势互补，提高快速响应市场的能力，达到联合起来去竞争的目的。这种利用因特网实现跨企业、跨地区的联盟模式将成为新世纪制造业的重要发展趋势。这种生产模式充分体现了技术与管理的密切结合，是利用信息技术提升微特电机企业的重要途径。 (4) 从微米/纳米制造技术看:也有我们的发展空间。 随着人们对许多工业产品的功能集成化和外形小型化的需求，使零部件的尺寸日趋微小化。进入人体的医疗器械和管道自动检测装置等都需要微型 28 的齿轮、电机、传感器和控制电路，这些需要导致了自 20 世纪 70 年代起出现了微细加工和纳米制造技术，他们也促使了微型机械向系统化方向发展，并形成了有广阔发展前景的微机电系统(MEMS)，微型机械在国外已受到政府部门的重视。世界上纳米科技水平最先进的国家是美国、日本、德国、英国。目前世界上已实现商品规模生产的纳米材料有:金刚石、磁性材料、金属、陶瓷、复合材料、半导体材料、生物医用材料等。我国在微机械研究方面，先后研制出静电、电压和电磁式的微电机、微泵和微阀、压电与形状记忆合金微夹钳以及微操作系统模型等，建立了两个微加工基地(IC、LIGA)和一个项目研究中心。进入 21 世纪以来，鉴于纳米技术和纳米材料在未来高新技术发展中的重要地位及产业化的美好前景，发展微米/纳米制造技术，并从战略高度部署微纳系统的设计技术、微型装配与封装技术、微纳测试与表征技术等方面的研究，提高我国在未来 10 年乃至 20 年的国际上的竞争地位。 (5) 从生产环境看:没有污染、进行绿色生产是今后的发展方向。 谁掌握了绿色生产技术，谁的产品符合“绿色产品”标准，谁就掌握了主动权，就会在竞争中取得成功。 29