王志远汽车用微特电机调研修改

/摘要：汽车在如今生活中越来越重要,其重要组成部分微特电机也在飞速发展，种类增多，需求量急剧增大.本文简述了汽车用微特电机的种类及其技术特点，并且介绍了目前汽车微特电机的研究状况,通过实际调查简述了现今汽车微特电机的市场情况,以及该产业的发展趋势，发展策略及其市场前景。关键词:汽车微特电机技术特点现状前景一。微特电机简介在如今的社会生活中，汽车所扮演的角色越来越重要,世界著名的美国汽车行业杂志Ｗarｄsauto公布,截止2011年8月世界汽车保有量已突破十亿.美国是目前最大的汽车拥有国，其汽车注册量达2.4亿辆;中国次之，汽车拥有量为7８00万辆。在去年，全球汽车平均拥有量为１:6.７5,中国也已达到1：17.2.我国去年汽车产销总量达到世界第一。由此可见，汽车工业已成为国民经济的支柱产业。随着汽车技术的不断发展，汽车对微特电机的需求量不断增长。现在汽车大量的采用鑫机械新设备，很大地促进了汽车中微特电机的应用.如今，汽车已成为了我国的支柱产业，伴随着汽车领域中微特电机的应用加大，其市场潜力巨大。微特电机,全称微型特种电机，简称微电机,是指直径小于1６０mm或额定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的微特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.微特电机门类繁多,大体可分为直流电动机、交流电动机、自态角电机、步进电动机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电动机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电动机、电机机组、其他特种电机等１3大类。微特电机的结构一般可以分为：电磁式大体可分为3种基本组成与普通电机相似，包括定子、转子、电枢绕组、电刷等部件,但结构格外紧凑。组合式常见的有两种：上述各种微电机的组合；微电机与电子线路的组合。例如直流电动机与传感器的组合，X方向与Ｙ方向直线电动机的组合等。非电磁式外形结构与电磁式一样,如旋转类产品作成圆柱形，直线类产品作成方形，但内部结构因其工作原理不同而差别很大.二．汽车用微特电机1。汽车用直流电动机汽车中的微特电机8０%属于永磁直流电动机，如暖风、雨刮、电动摇扇、门锁、电动座椅、电动天线。空调散热和液压动力装置等.直流电动机结构很复杂，可以分为定子和转子两大部件。其中定子由主磁极、机座、换向器、端盖和电刷装置组成。而转子是机械能和电能转化装置,主要包括了电枢铁芯、点数绕组、换向器等。有刷直流电动机采用的是机械换向，因此控制器相对较简单.提高其质量的一个关键因素是提升零件和材料的品质,解决这个问题的措施便是实现汽车微特电机零部件的专业化生产。既降低成本，也要实现其规模化生产。汽车用直流电机已经有很多中小企业涉足。随着汽车技术的发展进步,产品数量与种类也都会增加。２．汽车用无刷直流电动机无刷直流电动机的结构简单,与有刷直流电动机控制特性相似，但是其结构不同。无刷直流电动机的定子是由电枢绕组、位置传感器和机壳构成，而转子主要由永久磁钢组成。这是一种先进的电子驱动电机，较一般的有刷直流电动机有着无可比拟的优越性能.随着汽车高效节能、环保、长时间工作的可靠性以及舒适化、个性化的要求不断升高，用永磁无刷直流电动机代替永磁直流电动机是一个发展方向。也正是凭借着无刷直流电动机特有的不可代替的技术优势，汽车微特电机产品向智能化、小型化、长寿命、高可靠性、节能性、电磁兼容性等方向发展，在飞速发展的电力电子技术、新材料技术、微电子技术支持下越来越受到人们的关注重视.３.汽车用步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件.在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的.可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。汽车中应用的步进电机有永磁式步进电机和混合式应用电机两种，它们应用的场合如下:（１）发动机节油阀门（2）车轮转向控制（3）电动里程表(4)电动转速表（5）座椅缓冲器(6)雾灯（7）空调器风门。其他电机技术除了上述三种，还有两种比较常用的电机结构:(1）开关磁阻电机。开关磁阻电机也是一项已经比较成熟的电机技术，但是其真正应用的场合并不多.这类电机的定子转子结构都很简单，同时造价低，且电子线路可靠性较好。但是缺点是力矩波动大，噪音震动的问题很严重。因此这种电机很难用于对噪音震动有要求的场合。（2)异步电机.普通的异步电机价格相当便宜，而且工艺和生产技术较成熟。德国ＺF公司曾经将矢量控制的异步电机用于汽车动力转向系统。但是这种电机的速度响应比较慢，力矩波动也比较大，且其噪音也比无刷直流和交流伺服大，因此ZF公司也放弃了对异步电机的开发。三。汽车中微特电机的应用汽车微特电机行业既是一个技术密集型的行业，也是劳动密集型的行业,该行业综合了电机、微电子、电力电子、计算机、自动控制、精密机械、新材料等等诸多门类学科的高新技术行业。其中电子技术与新材料技术的应用促进了汽车微特电机技术的进步。随着汽车技术的不断发展，微特电机驱动也逐步取代了传统的机构系统。如今的汽车每台至少需要微特电机5台，一般轿车最少也是有15台微特电机,二高级或是豪华轿车使用多达40~80台。目前在汽车上应用的电机产品主要有如下：１、发动机冷却风扇电机２、启动电动机3、刮水器用电动机４、空调器电动机5、座椅自动调节用电动机6、清洗泵电机７、电动速度表电动机8、中央闭锁装置用电动机9、转向系统用步进电机10、轴向连动雾灯用电机11、鼓风机电动进风箱用电机12、电动后视镜用电机１3、电动安全带用电机此外,汽车上还有玻璃升降电动机、天线电动机、电动后窗隐蔽器电动机、自动车灯电动机、油泵电动机、风窗映像显示系统电动机,调压式刮水器臂用电动机、自动天窗用电机等高性能电机，由此可以提高乘坐汽车的舒适性，汽车行车时的稳定性和可靠性，从而提高了汽车的整体性能.四。汽车微特电机的特点1．低电压、大电流汽车上的电源是由发动机驱动交流发电机后向蓄电池充电获得，电压一般为直流14V，因此汽车微特电机大部分是低电压的直流电动机，其工作电流都较大。2。工作电压波动大汽车上使用了种类繁多的电器和电子系统，均由蓄电池供电，但是在不同时间内蓄电池供电的电压变化范围大，因此要求电机在电源电压8~16Ｖ范围内也能正常地工作.3．环境条件苛刻汽车微特电机与工业用、家用电器用微特电机相比较，环境条件更为苛刻,应满足耐热、耐冲击振动、防水、防腐蚀等要求,并且能在环境—４0～+8０℃下正常工作。4。“三防”及防尘性能好汽车是一种交通工具,因此要求电机具有良好的防潮、防霉、防盐雾及防尘的性能。5。有消除无线电干扰的措施直流电动机因换向器和电刷摩擦产生的火花会造成无线电干扰,所以常采取消除干扰的措施，如接入滤波电容器。6．效率高、功率重量比大随着耗电量的增加,发动机的负载也增加了，从而使耗电量上升。据报道,当耗电量增加10W时，汽车的耗油成本增加０．３%～0．６％.为了节约耗油量，就要求汽车微特电机效率高、功率重量比大。汽车微特电机的这些应用特点，使得它们在设计、工艺、材料、生产技术和装备等方面面临着技术挑战。五.汽车用微特电机发展趋势汽车用微特电机目前的发展趋势主要是以下几个方面：向更多品种发展随着汽车产品技术的更新周期的缩短,电子与自动化技术在汽车产品上的应用将会来越广泛。轿车越高级，则其使用的微特电机越多.目前的高级轿车使用微特电机每辆高达40台以上。从车摇窗、电动反光镜，到自动门锁、座椅调整装置等，都用上了微特电机。而起在豪华轿车及未来的轿车中,汽车传真，自动驾驶系统等等应用到微特电机将越来越多.因此，目前汽车用微特电机的一个很重要的发展趋势是多品种,拥有更多类型的微特电机,有更复杂更便捷的应用，汽车性能将不断提升.向大批量方向发展汽车已成为我国国民经济的支柱产业,我国汽车的产量也在不断提升目前已位居世界第一。由此，汽车领域对微特电机的需求也在逐年大量增加，因此,汽车用微特电机的另一个发展趋势便是向大批量方向发展。在微特电机种类性能接近的情况下,大批量生产微特电机将能获得极大地经济效益。向新技术方向发展轻薄短小化汽车微特电机的形状正向着扁平、盘式、轻巧和短小的方向发展，以适应汽车特定环境的需要。国内外已开发出盘式的线绕转子和印制绕组转子的直流永磁电动机,也可应用于发动机水箱和空调器冷凝器的冷却通风。扁平式的永磁步进电动机可应用于汽车速度表、计价器等多种电子设备中。高效化比如刮水器电机经过对减速器结构的改进，大大降低了电机轴承上的负荷(减少95％），体积缩小、重量减轻36%、电机转矩提高2５%。目前，大多数汽车微特电机采用铁氧体磁钢,随着钕铁硼磁钢性价比提高，将替代铁氧体磁钢,必将使汽车微特电机更轻量化、高效化。无刷化按照汽车控制与驱动自动化和降低故障率、消除无线电干扰等要求，在高性能永磁材料和电力电子技术、微电子技术的支承下，汽车中大量应用的各种规格永磁直流电动机将向无刷化方向发展。适应双电压系统需求化随着汽车电子化、电动化的推进,以及满足人们对燃油经济性、降低排放保护环境、行车安全、乘员舒适性等要求，汽车将应用双电压14／４2V系统。目前汽车技术正在迅速地发展,而微特电机作为汽车电动化的一个重要组成部分，必须超前汽车技术高速发展这一发展趋势，以汽车微特电机新技术为先导，不断发展以满足汽车领域日益增长的需要。我国已经是汽车微特电机的生产大国，国外知名公司都在中国投资生产,其中大部分将出口,汽车微特电机已经是全球化的市场；汽车是我国国民经济的支柱产业,轿车开始进入千家万户。因此，微特电机行业为汽车工业配套服务，大力发展微特电机技术,必定大有作为.六。社会调查实例通过网络查询与询问父亲在电机厂工作的朋友，了解到了如今国内外汽车用微特电机的生产情况，并且了解了如今国内外微特电机生产的技术水平情况.我国微特电机生产技术近年来有很大的提升和发展,但是和先进的国家相比差距还很大。下表为如今国内外一些生产汽车微特电机的企业。序号厂商起动机、发电机微特电机１日本日立公司√√2日本电装公司√√3日本三菱公司√√4德国博世公司√√5法国法雷奥公司√√6美国德尔福公司√√７长沙日立公司√8常州三菱公司√9成都华川电装品公司√1０天津电装公司√1１常州博世公司√12上海法雷奥公司（浦东）√１３湖北德尔福公司√14中汽长电股份有限公司√１5北京曙光电机厂√√1６北京汽车起动机厂√17锦州汉拿电机有限公司√18北京汽车电机厂√１9博山电机厂集团股份公司√√20湖北神电汽车电机有限公司√21芜湖万通电机有限责任公司√√22上海法雷奥雨刮系统有限公司刮水器、车身用PMDC电机２3上海实业交通电气有限公司摇窗电机、门锁电机2４上海乾通汽车附件有限公司油泵电机25上海日用友捷汽车电器有限公司散热器风扇总成26北京风神电气有限公司盘式风扇电机２7北京京伟电气有限公司刮水器总成２８上海航天机电股份有司舒航分公司空调通风电机、天线升降器29重庆电装有限公司汽车配件30桂林凯捷印制电机有限公司印制绕组盘式电机３1上海双飞车辆雨刮器有限公司雨刮器总成32上海侨宝机械厂洗涤器电机33上海德尔福汽车空调系统有限公司汽车空调及零部件3４香港德昌电机工业制造有限公司汽车用PMDC电机３５中山市大洋电机有限公司永磁直流电动机36无锡洛社微特电机厂永磁步进电动机37万宝至大连有限公司汽车PMDC电机3８天津万达机电有限公司PMＤＣ电机39深圳发发实业股份有限公司ＶCD等音响电机4０深圳唯真电机有限公司音响电机４1珠海松下马达有限公司PＭDＣ电机42青岛三美电机有限公司音响电机４3三协精机有限公司DVD电机44贵州万江电机厂雨刮器总成45贵阳华烽电器总厂风窗洗涤器总成４6南京迪伟汽车天线厂电动天线47温岭法雷奥电气设备公司雨刮器总成48芜湖威迪欧汽车仪表有限公司电动燃油泵49张家港合力电机有限公司天窗电机、做一点即50张家港博泽汽车部件有限公司玻璃升降器、座椅调角器、中央锁闭器从上表及调查分析可以看出,目前国内有大量汽车微特电机生产厂，但技术落后国外,外资进入微特电机行业导致国内外微特电机厂之间的竞争加大,但这也将大大加快微特电机的发展,有利于人类生活的进步。七。我国汽车用微特电机市场前景1。需求快速膨胀20１1年，我国汽车市场呈现平稳增长态势,产销量月月超过120万辆，平均每月产销突破1５0万辆，全年汽车销售超过1850万辆,再次刷新全球历史纪录。世界汽车产量及保有量也在不断升高,而随着汽车技术的发展，车用微特电机技术也将提升，其需求量也将大量增加。汽车越高级，则其微特电机数量种类越多，因此对微特电机的需求大量增加,快速膨胀。2。应用范围不断增多据了解，汽车微特电机是汽车中的关键元件，离开电机,汽车的先进性将无法评估.现代汽车尤其是高档轿车大量采用新机械、新设备，极大地促进了汽车微电机的应用.最常见的情况是，为了提高汽车使用的舒适度，拓展汽车增值空间,过去利用手动控制的机械装置，例如汽车门锁、车窗、座椅转向、后视镜等系统，都可以改为电机驱动，逐步实现汽车控制装置的机电一体化。将微特电机应用在转向系统中,电动助力转向系统可替代传统的液压助力转向系统,让行车省力又安全，并节省能源。除此之外,电动汽车的开发也为微特电机提供了新的应用领域。随着电子技术广泛应用于汽车，微特电机在汽车上的应用会更加宽广,如信息系统、导航系统、汽车音响、电视娱乐系统、车载通信系统、上网系统等，其应用数量也将随之增加。因此,微特电机的应用范围不断增多。3.外资进入微特电机行业竞争加剧微特电机广阔的市场前景吸引了越来越多的企业投入其中,这其中也包括一些国外汽车电机电器公司.如法雷奥、阿斯莫等，他们纷纷在中国设立合资企业,这同时也加剧了中国汽车微特电机市场的竞争。上述三点体