電磁微電機的設(shè)計與制造

沈成林

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，自動化技術(shù)得到越來越廣泛的運用。而其中必然少不了一個必備元件----微電機。微電機的主要作用是控制相關(guān)的系統(tǒng)，并運用電磁感應(yīng)原理，從而實現(xiàn)對相關(guān)信號的檢測，分析，轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對相關(guān)元件的控制。本文主要從常見的電磁微電機的特點、電磁微電機的技術(shù)設(shè)計特點、控制電力的設(shè)計及制作特點以及定子微細加工四個角度進行簡要介紹。

關(guān)鍵詞：電磁微電機;設(shè)計與制造;制造策略

電子微電機最早運用于上世紀的五六十年代的軍工工業(yè)。我國的微電機的運用經(jīng)歷了漫長的過程，包括由開始的向外國引進，逐漸進行自主研發(fā)，進而到我國掌握其中的核心技術(shù)等。這也為我國進行大范圍地運用電磁微電機的運用，打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。但是，我們應(yīng)認識到電磁微電機尤其固有的缺陷，比如，制作工藝復(fù)雜，耗電量大等等。本文就此展開論述。

一、常見的電磁微電機及特點

（1）微電機的概念

我們通常將轉(zhuǎn)軸小于16厘米，或是功率小于750瓦的電機成為微型電機。微型電機不僅可以應(yīng)用于傳動系統(tǒng)負載中，而且還能應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，從而充分發(fā)揮其轉(zhuǎn)換信息效率高，扭矩大的優(yōu)點。

（2）電磁微電機的類型及特點

本文大體從結(jié)構(gòu)進行分類，將電磁微電機分為非電磁式微電機、組合式電磁微電機以及電磁式電磁微電機。與普通的電機相比，電磁微電機的具有其特有的優(yōu)點，其主要分為以下兩點：第一點，微電磁電機的結(jié)構(gòu)緊湊，信息傳播速度快，體積小，節(jié)省空間。第二點，微電磁電機具有較強技術(shù)要求。

二、電磁微電機的技術(shù)設(shè)計特點及制作注意事項

我國真正進行研究電磁微電機是在1995年。那個時代的電機是一種微電機原理樣機，以單電子與單定子進行組合的方式設(shè)計，供電方式為直流電。隨著時代的發(fā)展的，我國不斷對電磁微電機相應(yīng)的參數(shù)進行優(yōu)化，增強微電磁電機的使用性能。為了提升電磁微電機的輸出扭矩，相關(guān)設(shè)計者應(yīng)從以下幾點進行著力。第一點，材料的選取。相關(guān)的設(shè)計者可以選取新型的材料，進行電磁微電機的設(shè)計，比如，超導(dǎo)體，提升工作效率。在實際的設(shè)計工作中，相關(guān)設(shè)計者可以選用用磁性的材料，比如，用磁性的釤鈷材料，并將其以扇形的形式進行設(shè)計，從而并按照S、N交替的方式進行拼接，從而實現(xiàn)最大化的電磁值。第二點，完善磁路結(jié)構(gòu)。氣隙磁通量是影響電磁微電機的重要因素之一，其受到設(shè)計者的計算大意的影響，從而增加電磁微電機的制作空間。在實際的設(shè)計過程中，這種錯誤在所難免。為了減少這種錯誤，對電磁微電機的性能影響，設(shè)計者可以從以下幾點著力。第一，對原有的定子結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。設(shè)計者可以增加定子繞組的厚度，使其大于氣隙的寬度，從而減少氣隙磁通量，提升電磁微電機的性能。第二，考慮轉(zhuǎn)子各層的磁通密度。因為每個轉(zhuǎn)子的磁通密度不同，影響整體電磁微電機的電量、電流等因素，從而進一步提升實際的制作難度。針對這種現(xiàn)狀，我國專家設(shè)計出單轉(zhuǎn)子與雙定子進行組合的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢可以增加雙定子的繞組倍數(shù)，提升電磁微電機的工作性能，從而減少不必要的損耗，從而進一步增強電磁微電機的工作效率。

三、電磁微電機的控制電路設(shè)計及制作特點

步進電機是現(xiàn)階段發(fā)展較為成熟的電機類型之一，但是其也具有固定的缺陷，從而不能更為廣泛地運用到生產(chǎn)過程中。針對這種情況，機械設(shè)計者開始將視角轉(zhuǎn)入到電磁微電機的制作領(lǐng)域，從而在克服步進電機缺陷的同時，促進生產(chǎn)效率的提升。之所以電磁微電機可以取代步進電機是因為電磁微電機對原有的電機控制方式，進行轉(zhuǎn)變，比如，采用恒力距細分控制，從而更好地解決步進電機的在生產(chǎn)中的缺陷。電機的控制形式以單片機為主。單片機具有制作精度高，受外界因素影響小的特性，因而它可以實現(xiàn)電流的穩(wěn)定性。單片機的控制系統(tǒng)主要由譯碼器、地址鎖存器、晶振電路、以及主要的Intel80c196單片機為重要的組成部分。這種設(shè)計的優(yōu)勢在于可以生動形象地展示整個電磁微電機的工作狀態(tài)，比如，運轉(zhuǎn)頻率、翻轉(zhuǎn)等。此外，設(shè)計者可以考慮運用鍵盤作為信息輸入的重要媒介，從而提升對電磁微電機的科學控制。

四、電磁微電機的定子微細加工工藝

除了以上幾點回影響電磁微電機的輸出扭矩外，定子也是影響扭矩輸出的重要因素。我們可以通過對定子進行細微加工，從而降低電磁微電機的消耗。具體設(shè)計者可以從以下幾個主要的進行執(zhí)行。第一，電鍍基底。設(shè)計者可以運用80nm銘銅合金進行電鍍基底。第二，光刻電鍍模型。設(shè)計者可以運用計算機進行激光電刻，完成涂光刻膠的目的。第三，電鍍銅金屬。設(shè)計者應(yīng)運用掩膜技術(shù)，進行銅金屬的電鍍。由于篇幅的限制，其它的加工過程，在此不做贅述。值得注意的是設(shè)計者應(yīng)嚴格按照上述的制作步驟和規(guī)格進行操作，從而讓電磁微電機更好地適應(yīng)實際的生產(chǎn)需要。

總而言之，筆者認為電磁微電機具有很強的應(yīng)用優(yōu)勢，但是它也有其固有的劣勢。相關(guān)設(shè)計和制作者在進行實際的操作過程中，應(yīng)結(jié)合具體的生產(chǎn)需要，以及電磁微電機的特點，從而進行針對性的設(shè)計，讓電磁微電機更好地適用于生產(chǎn)，增強工業(yè)化生產(chǎn)的自動化程度。

參考文獻：

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