近年來,電力電子、微電子、計算機、控制等技術(shù)得到迅猛發(fā)展,催生了一系列新型微特電機,如永磁無刷直流電動機、交流伺服電動機、開關(guān)磁阻電動機、無刷雙饋電動機等。隨著信息技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)的進步,當(dāng)前微電機技術(shù)正在進入一個新的發(fā)展階段。那么,微電機行業(yè)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)哪些方面呢?
(1)微型化、輕量化
為了適應(yīng)日益微型化的電子信息產(chǎn)品,微特電機正向小型化、輕量化方向發(fā)展。這種發(fā)展既包括微特電機體積和重量的改變,也包括實現(xiàn)同一功能所需功率的降低。為了達到微特電機小型、微型化的目的,一方面需要不斷使用新型的高性能材料與電子元器件,提高電機的功率密度,另一方面還要不斷研究新型的電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運行原理。電機驅(qū)動與控制采用集成電路后,其最大優(yōu)點是電路簡化,有利于電機的輕薄短小化,并使驅(qū)動精度和可靠性提高。
(2)節(jié)能化、環(huán)?;?/span>
隨著節(jié)能、健康、環(huán)保等理念受到信息處理設(shè)備、家電等終端產(chǎn)品消費者日益重視,微特電機作為其中主要的耗能部件,其能效水平、噪聲振動、電磁干擾等節(jié)能、環(huán)保指標(biāo)正在不斷提升。電機及系統(tǒng)運行效率的提升可釋放巨大的節(jié)能降耗潛力,目前我國正在積極推動和扶持高效電機及電機系統(tǒng)節(jié)能工程的開展和實施,鼓勵采用新型電機設(shè)計、新工藝及新材料,通過降低電磁能、熱能、機械能的損耗,提高輸出效率。
(3)機電一體化
隨著電子技術(shù),特別是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、材料技術(shù)、自動控制技術(shù)以及生物工程技術(shù)等在微特電機上的不斷應(yīng)用,現(xiàn)代微特電機已發(fā)展到以電子計算為控制核心,配置傳感器等系列電力電子器件的新一代機電一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)中電機與電源、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)緊密組合,整體性能和效率得到了大幅度的提升。
目前機電一體化微特電機系統(tǒng)的主要代表有交流伺服電機、開關(guān)磁阻電機等。這些電機以無刷電機作為基礎(chǔ),采用IG-BT和MCT等新型電力電子器件,同時采用數(shù)字信號處理器(DSP),軟件方面則采用專家系統(tǒng)配置,其應(yīng)用范圍正在不斷擴大。
(4)數(shù)字化及智能化
隨著現(xiàn)代控制理論、半導(dǎo)體器件及電子信息技術(shù)的發(fā)展,微特電機呈現(xiàn)智能化、數(shù)字化發(fā)展趨勢。微特電機智能化和數(shù)字化是指微特電機通過在其控制單元中采用可編程控制器實現(xiàn)電機速度和位置控制的數(shù)字化、邏輯化以及自我反饋和自我調(diào)節(jié)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,微特電機作為物聯(lián)網(wǎng)的最底層也是最基礎(chǔ)的終端驅(qū)動,必將朝著控制智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。智能化、數(shù)字化的發(fā)展改變了人們對微特電機的認(rèn)識,誕生了智能單元的概念,即把微特電機作為一個小型智能系統(tǒng)來定位和設(shè)計,使微特電機的發(fā)展與數(shù)字化、信息化發(fā)展的潮流相接軌。目前先進的微特電機系統(tǒng)已集成診斷、保護、控制、通訊等功能,可實現(xiàn)電機系統(tǒng)的自我診斷、自我保護、自我調(diào)速和遠程控制等智能化操作。
(5)測試技術(shù)新型化發(fā)展
隨著微特向微型化向微型化方向發(fā)展.其建模、仿真、優(yōu)化設(shè)計的正確性、有效性需要使用微機械性能評測技術(shù)加以評價。由于微電機的重要零部件十分微小,產(chǎn)生的運動、位移微乎其微,無法用傳統(tǒng)的測試方法測得相應(yīng)指標(biāo)。因此.必須開發(fā)微機械量傳感測量技術(shù).以適應(yīng)新的測試需求。
(6)高可靠性方向發(fā)展
隨著微特電機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,尤其是生保系統(tǒng)、汽車部件、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用,對微特電機的可靠性要求越來越高。國外有的汽車廠商制定的可靠性標(biāo)準(zhǔn)為不合格率PPM(即不合格率不超過10的負(fù)6次方),而有些場合,如人工心臟電機、汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機、載人宇宙飛船使用的電機要求合格率。