技术领域高效与节能微电机技术动向

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1、万方数据万一综，逋饭持电棚2010年第2期?⋯⋯I巴／g日矗磊ki≈螽岁：1目}—钧；轻∥⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯～⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．：一．：一⋯⋯⋯⋯⋯一：一⋯⋯⋯信息技术领域高效与节能微电机技术动向李朝东，鲍晟(上海大学，上海200072)摘要：随着信息技术领域的高速发展，高效与节能型微电机成为发展趋势。综述了近年高效节能型微电机方面的研究进展，指出影响效率的主要因素及今后解决效率和能耗问题的主要途径。关键词：微电机；微驱动器；信息技术；高效；节能中图分类号：TM弼；TM3S文献标识码：A

2、文章编号：1004-7018(2010)02-0064-03DevelopmentofHigh-EfficiencyMicro-MotorTechnologytowardsEnergyReductioninrrLIChao-dong，BAOSheng(ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Withrapidexpansionininformationtechnology，micro-motorswithhJishefficiencyandenerg

3、yconservationevolvetobethetrend．Theresearchdevelopmentofmicro-motorswithhighefficiencyandenergywagsummarizedinrecentyears．Themainfactorsaffectingtheefficiencywerepointedout，andthemainwaystoaddressproblemsonefficiencyandenergyconsumptionwerediscussedinthisp

4、aper．Keywords：micro-motor；micro—actuator；informationtechnology；highefficiency；energyreduction；O引言!随着信息技术的发达，多功能大容量的便携式；数码及信息产品迅速普及，一个信息无所不包、无所；不在的崭新社会正在向我们快步走来。过去的信息；产品，如手提电脑、音乐播放器等，多是电子产品，里；面没有多少可动部件，节电问题尚不明显。但今后；数码相机、摄像机会进一步普及而且会大幅度微型：化，能提供随身服务的机器人也会逐步走进

5、人们的i生活，另外，车载以及助残的机电产品也会日趋丰!富。这些产品中主要是机械动作部件，节电问题随i即凸现。在消减co：排放、阻止地球气候变暖的大；背景下，人们总是希望用少量的能源储备，长时间的i使用微型化机电产品(特别是便携式数码信息产!品)。因此，低功耗、高性能的微电机(特别是能直接；直线驱动的微电机，英文Actuator)如同低功耗传感i器一样有着非常重要的应用意义。但在该研究领域；人们较多关注低功耗传感器的研究，节能型微电机；的研究则相对滞后。在微电机研究方面，以往国内；外的注意力主要集中于提高电机

6、功率及改善控制性}能上，很少关注微电机的效率以及可靠性、稳定性方!面的问题。收稿日期：2009—11—23基金项目：国家高技术研究发展计划(2007AA042212)国家自然科学基金(50675127)64迄今为止，微特电机的研究开发呈现出四个主要发展方向：(1)低成本方向；(2)大输出力／力矩方向；(3)高精度方向；(4)微型化和节电型方向。前三个方向对功耗问题并不十分看重。例如，用于半导体制造的超高精密定位系统、微创伤手术机器人等一般较少考虑效率问题。高效与节能的需求集聚在了微型化方向上。研究微电机技术

7、必须要面对功耗与效率问题。近年来在微电机领域，压电电动机、静电电动机等新原理电机的开发非常活跃。这是因为在特殊环境和微型化要求下，单纯改进传统电磁电机已不能满足要求。本文重点介绍针对信息领域应用而开发的微小型电机(Bin—cm级)在提高能量转换效率以及节能方面的技术动向。1国内外现状图l表示了电磁电动机和压电电动机在不同功率下的效率变化情况‘11。由图1可见，对于微小型图1微小型电磁电动机和压电电动机效率比较信息技术领域高效与节能微电机技术动向⋯一堕壁熏型⋯⋯20⋯10．兰苎-2翼⋯⋯⋯一一⋯⋯⋯一～～⋯⋯

8、～～～⋯～～．．．～⋯⋯⋯⋯．。乡玄魏⋯⋯：万方数据，}电机(功率在30W以下乃至mW级)，电磁电动机的效率显著下降，而压电电动机的效率几乎维持不变。因此从效率考虑，对于微电机而言，作为非电磁式的压电电动机比电磁式有明显优势。1988年日本东京工业大学黑泽实和上羽贞行发表论文“行波型超声波电动机的效率”怛J。利用摩擦传力模型估算出行波型超声电动机的综合电一机变换效率，旋转型在50％～70％之间，直线型一般不超过2