国外微电机技术动态

    李兴根(浙江大学杭州  310027)

  【摘  要】综述了有关微电机产品的生产、设计、新材料应用和发展的国外****技术动态。

1  微电机产品向短小轻薄化方向发展

    电机的短小轻薄化是为了满足其应用机器的小型化、薄型化的要求。以软盘驱动器(fdd)为例，由于电机要装入个人微机内，因此缩小电机的体积、厚度显得十分重要。从80年代初的203．2～133．35mm(8～5．25英寸)，直至现在的88．9mm(3．5英寸)fdd，充分说明了fdd的小型化、轻量化动向。为了实现机器的小型化、轻量化、薄型化，相对要解决的技术难题集中到三个方面：①主轴电机等的薄型化。②紧固结构的小型化、薄型化。③电路板的简化。其中第一、二两条与电机直接有关。关于电路板，正在力图使电机驱动系统、读写系统等各种机能由相应的专用ic完成，如果再进一步lsi化，就可以大幅度地小型化。但在设计机器时，电机基本上总要占有一定的空间，因此与电路相比，电机在小型化方面就不那么容易，可见机器的小型化关键在于电机。

    多年来，国外厂商对缩小电动机的体积一直十分重视。随着办公自动化、家用电器与医疗器械的小型化，各类用户越来越期望电动机厂商能提供体积小的电动机。世界直流微电机主要厂商、日本万宝至电动机公司(mabuchi motor co．)看到了不断微型化是一种发展趋势，故卜分重视其直流微电机产品的微型化。该公司新开发的一种小型电动机可使旅行用电动牙刷小到像一支钢笔那样供人随身携带。瑞士微型电动机公司开发的供医疗器械使用的直流电动机小如蜜蜂。在美国的帕纳索尼克实业公司(panasonic：industry)成功地开发出一种省空问的电动机系列，此种电动机很薄(采用扁平转子)，适于装入不能容装常规长形电动机的空间内。美国杜克(duke)大学研制过直径小到1mm的超微电磁电动机，这种电动机小到可进入人体动脉与其它小部位进行工作。美国也正在用硅与氧化物沉积在底材上的方法研制细如发丝的极小型静电电动机，这种微电机在医疗通讯与制造(微装配)方面具有重大应用价值，它可灵敏地测量人体血液的化学状态，可用于切割血管内障碍物的螺旋形细刀，可用于精密装置以分选出人体的各个细胞(例如计算出白血球数量)，从而可进行各种诊断化验。h本东芝公司研制出两类超微电动机，径向气隙电动机与轴向气隙电动机，前者的外径为3mm，全长为5mm：后者的定转子外径为o．8mm。日本松下技研公司制成直径只有

1．4mm的电动机，这种毫米级电动机的转矩相当于体积为其10倍的小型电动机的转矩。德国一家微型技术研究所最近展出一种直径只有2mm的电动机，这一新展品具有足够的动力可带动其它机械．其转速很高，可用于外科手术和计算机技术中。

2微电机生产向规模化、自动化方向发展

    日本曾成功地在美国销售微型电动机，是由于日本厂商用了大量代价建立起高生产率、大规模的新式的微电机工厂，因而日本制造电动机的成本仅为美国的三分之一，大量的差价主要是由于大量生产带来的好处。

    为了降低制造成本和提高产品质量，配合微电机生产持续发展的需要，目前采用的一个最普遍和行之有效的措施就是生产自动化，多年来。国外厂商对微电机制造工艺与设备的发展作出了大量投入，只要力所能及，就采用成套自动化生产线。

    近年来，国外对技术革新与自动化生产的意义的认识正在更新。过去，人们认为技术革新与自动化生产的意义主要表现在提高生产率、降低生产成本与解放劳动力。现今，这一意义已扩大，它还包括提供均一、高质产品，免去培训需要高技能的操作人员与加快投资的回收等。美国uppco公司认为，如果生产出来的电动机有缺陷，这不单有电动机报废所带来的成本，而且也有浪费时间、组件中其它部件得不到使用以及浪费、管理等问题。解决这些问题乃是开展技术革新与促进生产自动化的重要方面。

    国外厂商对电机生产的技术革新与自动化采取了很多措施，美国uppco公司设计的所有加工方法均考虑到自动化与大批量生产，这使该公司近年的日产量提高20％～30％；美国mallory times公司emhart电力和电子集团的经理盖姆斯·海因谈到有关该公司在sparta生产定时器用的减速同步电动机工厂的情况时说：“以前需要20个以上的装配工，而现在采用自动化生产仅需要几个人管理。调整工艺的收获是巨大的，除了节省劳动力以外，总的来说是产品质量提高、废品减少了”。据报道，日本安川电机制作所东京工厂的生产自动化的特点是采用大量机器人，包括铁心制造、轴加工、绝缘处理、绕线、浸漆和烘干、装配、充磁、试运转、试验等都已实现了自动化，故能大幅度提高质量；铁心的制造采用冲剪、叠片、夹紧一次完成，轴加工用数控机床及专