國外微電機技術動態

    李興根(浙江大學杭州  310027)

  【摘  要】綜述了有關微電機產品的生產、設計、新材料應用和發展的國外****技術動態。

1  微電機產品向短小輕薄化方向發展

    電機的短小輕薄化是為了滿足其應用機器的小型化、薄型化的要求。以軟盤驅動器(fdd)為例，由于電機要裝入個人微機內，因此縮小電機的體積、厚度顯得十分重要。從80年代初的203．2～133．35mm(8～5．25英寸)，直至現在的88．9mm(3．5英寸)fdd，充分說明了fdd的小型化、輕量化動向。為了實現機器的小型化、輕量化、薄型化，相對要解決的技術難題集中到三個方面：①主軸電機等的薄型化。②緊固結構的小型化、薄型化。③電路板的簡化。其中第一、二兩條與電機直接有關。關于電路板，正在力圖使電機驅動系統、讀寫系統等各種機能由相應的專用ic完成，如果再進一步lsi化，就可以大幅度地小型化。但在設計機器時，電機基本上總要占有一定的空間，因此與電路相比，電機在小型化方面就不那么容易，可見機器的小型化關鍵在于電機。

    多年來，國外廠商對縮小電動機的體積一直十分重視。隨著辦公自動化、家用電器與醫療器械的小型化，各類用戶越來越期望電動機廠商能提供體積小的電動機。世界直流微電機主要廠商、日本萬寶至電動機公司(mabuchi motor co．)看到了不斷微型化是一種發展趨勢，故卜分重視其直流微電機產品的微型化。該公司新開發的一種小型電動機可使旅行用電動牙刷小到像一支鋼筆那樣供人隨身攜帶。瑞士微型電動機公司開發的供醫療器械使用的直流電動機小如蜜蜂。在美國的帕納索尼克實業公司(panasonic：industry)成功地開發出一種省空問的電動機系列，此種電動機很薄(采用扁平轉子)，適于裝入不能容裝常規長形電動機的空間內。美國杜克(duke)大學研制過直徑小到1mm的超微電磁電動機，這種電動機小到可進入人體動脈與其它小部位進行工作。美國也正在用硅與氧化物沉積在底材上的方法研制細如發絲的極小型靜電電動機，這種微電機在醫療通訊與制造(微裝配)方面具有重大應用價值，它可靈敏地測量人體血液的化學狀態，可用于切割血管內障礙物的螺旋形細刀，可用于精密裝置以分選出人體的各個細胞(例如計算出白血球數量)，從而可進行各種診斷化驗。h本東芝公司研制出兩類超微電動機，徑向氣隙電動機與軸向氣隙電動機，前者的外徑為3mm，全長為5mm：后者的定轉子外徑為o．8mm。日本松下技研公司制成直徑只有

1．4mm的電動機，這種毫米級電動機的轉矩相當于體積為其10倍的小型電動機的轉矩。德國一家微型技術研究所最近展出一種直徑只有2mm的電動機，這一新展品具有足夠的動力可帶動其它機械．其轉速很高，可用于外科手術和計算機技術中。

2微電機生產向規模化、自動化方向發展

    日本曾成功地在美國銷售微型電動機，是由于日本廠商用了大量代價建立起高生產率、大規模的新式的微電機工廠，因而日本制造電動機的成本僅為美國的三分之一，大量的差價主要是由于大量生產帶來的好處。

    為了降低制造成本和提高產品質量，配合微電機生產持續發展的需要，目前采用的一個最普遍和行之有效的措施就是生產自動化，多年來。國外廠商對微電機制造工藝與設備的發展作出了大量投入，只要力所能及，就采用成套自動化生產線。

    近年來，國外對技術革新與自動化生產的意義的認識正在更新。過去，人們認為技術革新與自動化生產的意義主要表現在提高生產率、降低生產成本與解放勞動力。現今，這一意義已擴大，它還包括提供均一、高質產品，免去培訓需要高技能的操作人員與加快投資的回收等。美國uppco公司認為，如果生產出來的電動機有缺陷，這不單有電動機報廢所帶來的成本，而且也有浪費時間、組件中其它部件得不到使用以及浪費、管理等問題。解決這些問題乃是開展技術革新與促進生產自動化的重要方面。

    國外廠商對電機生產的技術革新與自動化采取了很多措施，美國uppco公司設計的所有加工方法均考慮到自動化與大批量生產，這使該公司近年的日產量提高20％～30％；美國mallory times公司emhart電力和電子集團的經理蓋姆斯·海因談到有關該公司在sparta生產定時器用的減速同步電動機工廠的情況時說：“以前需要20個以上的裝配工，而現在采用自動化生產僅需要幾個人管理。調整工藝的收獲是巨大的，除了節省勞動力以外，總的來說是產品質量提高、廢品減少了”。據報道，日本安川電機制作所東京工廠的生產自動化的特點是采用大量機器人，包括鐵心制造、軸加工、絕緣處理、繞線、浸漆和烘干、裝配、充磁、試運轉、試驗等都已實現了自動化，故能大幅度提高質量；鐵心的制造采用沖剪、疊片、夾緊一次完成，軸加工用數控機床及專