今后家电产品将越来越多地采用永磁无刷电机 高效 节能 省材 长寿 家电用微特电机的现状及趋势 肖军 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、 特殊用途的电机，它是综合电机、微电 子、电力电子、计算机、自动控制、精 密机械、新材料等多门学科的高新技术 产品 尤其是电子技术和新材料技术的 应用促进了微特电机的技术进步。 微特电机品种众多（达５０００余种）、 规格繁杂、市场应用领域十分广泛，涉 及国民经济、国防装备以及人类生活的 各个方面，凡是需要电驱动的设备或产 品都可能用到微特电机。微特电机制造 工序多，涉及精密机械、精细化工、微细ａｎＴ、磁 来越高 预计２００８年家用分体空调采用的永磁无刷直流 材料处理、绕组制造和绝缘处理等工艺技术，需 电机比例会超过３％，２００９年采用比例将达到ｌ０％。目 要的工艺装备数量大、精度高。简而言之，微特 前只有北美产中央空调采用高效智能电机，而且仅用于 电机行业既是劳动密集型又是技术密集型的高新 室内送风。高效智能电机的市场现占有率约为５％，据中 技术产业。 央空调生产企业预计，高效智能电机占有率按每年５％ 家电领域使用的电机约占整个微特电机的 的速度递增。 １５％。空调、洗衣机、电冰箱等主要家电产品最 早使用单相异步电机，由于其效率低 利用率低． 为了节能，上世纪９０年代初采用变频调速异步电 分产品应用情况 音响设备中用微特电机。包括电唱机、录音机、ＶＣＤ 机。目前日本７０％以上的家用分体空调采用永磁 影碟机及ＤＶＤ影碟机等 全世界每年需求量在１０亿台 无刷直流电机，美国２０％以上的家用中央空调采 以上。音响设备用的微特电机是中国微特电机行业最初 用高效智能电机，替代变频调速异步电机。中国 进入规模化大生产的产品，主要有印刷绕组电机、绕线 空调制造厂也已开始采用永磁无刷直流电机，以 盘式电机等。目前国内每年生产制造的录音机电机近６ 获得更好的节能效果和节省材料。今后，以空调、 亿台，约占世界市场６０％，国内市场容量约６０００万台。 洗衣机、电冰箱等为主的家电产品，将越来越多 地采用永磁无刷电机。 录音机中采用有刷永磁电机，廉价微利。近几年，广 东和福建沿海地区，发挥了劳动力丰富和严格管理的优 目前国内分体空调使用永磁无刷直流电机的 势，生产形势较好．发展迅速。音响类产品中的 家庭 比例不足１％，随着国家对空调产品能效要求越 影院 技术在中国发展迅速，与国际先进技术接近，由 ｌ６ ＴＲＩＭ一‘ ～ （； 行业动态—■■于具有价廉的优势．已在国内市场唱主角，有些产品还 自然会起到节能的效果。另外．变频洗衣机还有洗净比 参与到国际市场竞争，具有较大的发展前景。 机等，这些均属于高档电子消费产品，需求量大．产品 高、噪声低、振动小的优点，也比较符合目前的绿色设 视像设备用微特电机。视像设备包括摄像机 录像 计原则。 直驱技术则是指利用可以调速的永磁无刷直流电机 更新换代快，亦是微特电机主要应用领域之一，全世界 直接驱动洗衣机洗涤简进行洗涤或者脱水的技术。传统 每年需求量约３．５亿～４亿台。此类电机属精密型，制 的洗衣机电机和洗涤筒之间是通过皮带来传动的．这中 造加工难度大，尤其进入数字化后，对电机提出了更苛 间必然会有因机械磨损产生的效率损失．而直驱技术则 刻的要求。日本是最大的供应国，市场占有率超过 ７０％。当前．视像设备在世界上开始新的～轮竞争，数 字式摄录一体机的市场占有率快速增长。数字摄录一 体机在中国仍是新兴门类．但发展迅速，销售量正以每 年２０％的速度递增。数字化视像设备使用的电机要求 更高．必须在高速下平稳运行，对噪声、寿命、可靠性 均提出苛刻要求。目前中国在该领域能够配套的是照 相机电机．已有年产２００万～３００万台的规模，但产品 多数以出口为主，国内配套还很少 其原因是中国照相 机工业仍然是以ＳＫＤ方式为主，但近两年已有一些国 产品牌照相机使用国产电机。尽管数码相机有取代传 统照相机的发展势头，但在中国传统照相机仍有较大 的发展空间。 空调用微特电机。主要有单相异步电机和永磁无刷 直流电机。在相同的额定功率和额定转速下，永磁无刷 直流电机体积为单相异步电机的３８％．重量为３４．８％，用 铜量为２０．９％．用铁量为３６．５％ 效率提高ｌＯ％以上。为 了尽可能提高效率，电机永磁体采用烧结钕铁硼，电枢 冲片采用拼块式或铰链式，多极集中绕组．根据用户使 用要求，电机还可做成外转子或内转子结构。今后．空 调、洗衣机、电冰箱等家电产品将越来越多地采用永磁 无刷电机。 洗衣机用微特电机。洗衣机整机节能最直接有效的 方法就是使用高效的零部件，尤其是关键零部件。对于 洗衣机产品．选择一个高效率的电机对整机效率的提高 会起到至关重要的作用。比如，松下大容量洗衣机采用 的ＴＭＭ旋回式塑封静音电机技术．不仅解决了大容量 洗衣机的节能问题，而且做到了环保，工作噪声降低了 １０％；此外，ＴＭＭ旋回式塑封静音电机．由于采用了 ＢＭＣ塑封材料，因此减少了铜、铁、铝等原材料的消耗。 使用变频电机的洗衣机最大特点就是节能。一般情 况下，洗衣机使用的电机是单相电容电机，受其原理、 结构及制造工艺的制约，这种电机的效率仅为４０％左 右，效率高的也不过５０％．而变频电机的效率可达８０％． 省去了这个中间环节，再加上永磁无刷直流电机本身效 率就大大高于普通的单相异步电机，所以提高了整机的 效率。电机效率能达到传统电机的１６倍，节能３５％左 右，使滚筒洗衣机在能耗方面也丝毫不比波轮洗衣机逊 色。同时．直驱技术还解决了滚筒洗衣机振动大、噪声 大的难题。更令人惊讶的是，使用直驱技术电机的烘干 型滚筒洗衣机，最薄的仅为４４ｃｍ，能够轻松嵌入各种整 体橱柜之中。因为ＤＤ直驱电机去掉了皮带、皮带轮等 部件，超薄的身形使洗衣机的滚筒内筒直径和筒深得以 在洗衣机体积不变的情况下．轻松实现大容量。ＤＤ直 驱电机应用于５～１２ｋｇ不同容量的智能烘干滚筒 使产 品具有动力强劲、寿命长、静音、节能等优势。 ＩＴ领域使用的微特电机。ＩＴ领域使用的微特电机数 量约占整个微特电机的３８％。ＨＤＤ主轴电机、打印机主 轴电机、复印机主轴电机、计算机风机、高档ＤＶＤ主 轴电机都是采用永磁无刷电机．而且是精密永磁无刷电 机。由于精度要求高，均采用粘结钕铁硼．日本８３％的 粘结钕铁硼用于该类永磁无刷电机。手机用的振动电机 不论是圆柱形还是钮扣式 绝大部分还是采用有刷直流 电机；虽然也有无刷振动电机，但目前没有得到广泛使 用。 未来发展方向 家电用微特电机的发展趋势是：永磁无刷电机将逐 步替代单相异步电机；优化设计 提高产品的质量和效 率ｊ采用新结构、新工艺，提高生产效率。 经济型是微型永磁直流电机的一个发展方向。主要 是指各种录音机、录像机、组合音响、电唱机、随身听、 收音机 激光唱机、数字激光视盘机及汽车音响等音响 声像设备中使用的微型直流电机，向更加价廉物美的方 向发展。其特点是数量极大，价格低廉，一般每只售价 几元。中国先后从日本引进了９条音响声像电机生产线 不仅抵御了进口电机的冲击，而且成为此类电机的生产 １７ ＩＮＩ）ＵＳＴ叭ｉ （：ｊ ｌＡＮＣＥＳ行业动态—一工业风扇电机：以牛角扇 工业排风设备、吊扇为 试制及性能验证．各洗涤电机企业正在蓄势待发，随时 例，在２００７年初已普遍替代。 工业缝纫机电机：经过认证开发，基本于２００７年初 可以替代。 冰箱压缩机电机该行业在２００６年就有国内大型企 业组织技术力量进行研究和设计，并于２００７年开始小批 有关人员均表示．因铜资源的匮乏，铝漆包线替代是必 开始替代，并已投入市场。 铝漆包线变压器，该行业的变压器替代也基本完成。 ＵＰＳ变压器：国内外知名的ＵＰＳ企业均已要求使用 推入市场．至此将近一年，未发现异常。同时 该行业 家电用小电机：如开瓶器电机、果汁搅拌机电机、 然趋势，因此．预计２００９年，该行业的铜铝替代会进入 水泵电机、换风机电机、家用风扇电机等，均开始采用 一个高速期。 铝漆包线批量生产。 空调压缩机电机：该行业替代相对比较谨慎，２００７ 空调铁壳电机：在２００６年，韩系空调生产厂商对国 年，某国内著名的空调压缩机厂商开始铝漆包线的设计 内部分电机厂商提出铝漆包线的开发要求．随后电机企 与论证，前期测试也在进行中 预计２００８年全年推出 业开始研究与试验，经过一年的验证与测试，均可达到 ２０００台采用铝线电机的压缩机，并在空调市场上跟踪验 技术要求。直至２００８年，铝漆包线在空调铁壳电机上的 证与试用．以判定其可靠性．预计２００９年年底会验证出 替代已逐步开始，预计２００９年，空调铁壳电机的生产全 结果。 面使用铝漆包线。 其他领域：电焊机、电感、镇流器，均已全面使用 洗涤感应电机目前铝漆包线已经通过前期的样机 铝漆包线。圆 高效 节能 省材 长寿 家电用微特电机的现状及趋势 大国。目前在中国生产的经济型微型直流电机占了全世 子采用永磁体励磁 无通电绕组，几乎无损耗和发热； 界总量的绝大部分 中国内资企业经济型微型直流电机 与电子电路结合，有更大的使用灵活性．适于数字控制， 年产量在２亿台，外商独资企业年产量估计在１Ｏ亿台。 易于与微机接口。由于其具备以上多种优点，是近几年 经济型直流电机的发展是随着其使用要求而发展的，比 微特电机行业发展最快的品种。随着国家家电产品的能 如音响电机，是随着整机的发展特点向着更加小型、超 效指标的提高．家用空调采用永磁无刷直流电机的比例 薄 高速 高精度和低噪声方向发展。 将大幅度提升。 永磁无刷直流电机是一种最有前途的高效电机。它 微电子机械加工技术将在微电机的超小型化中发挥 的主要特征是具有与普通有刷直流电机相似的机械特 重要作用。薄型化、智能化和一体化技术将日益使用在 性。永磁无刷直流电机是电机技术和电子技术结合的机 微电机中。交流调速驱动将逐步取代直流调速驱动，其 电一体化新型微电机 由于它彻底取消了机械换向器和 中包括采用全控型电力电子器件、ＬＳＩ和微处理器 矢 电刷．又具备传统直流电机相同的线性机械特性，因此 量控制技术等。而拼块组合技术、切片式绕组、加工无 具有调速范围宽、启动转矩大、过载能力强、调节方便、 切削化技术，将促进超小型微电机的发展。 动态特性好、效率高等一系列优点．而且可靠性高、寿 智能电机是永磁无刷直流电机的高端品种，通过在 命长。永磁无刷直流电机的工作时限主要决定于轴承及 电机控制部分增加与系统相适应的智能控制技术，使得 润滑，高性能电机的使用寿命可达数万小时 不必经常 永磁无刷直流电机能够根据运行环境及系统要求的变 维护；无电气接触火花 安全、防爆性好 无线电干扰 化．自行调节和控制电机的工作状态和输出参数．从而 小；机械噪声低，可工作于高真空、有腐蚀性气体介质 满足系统功能及性能要求。在中央空调系统中使用智能 和液体介质环境中和高速或超高速环境中（已有 化控制的电机．简化了空调系统设计的难度，提高了系 １０００００ｆｆｍｉｎ产品问世）；绕组在定子上，易于散热，转 统工作的可靠性。困 １９