中国电子科技集团公司第21研究所 张思明
随着人民生活水平的不断提高，购置汽车已成为 中等以上收入人群追求的目标，尤其是轿车在北京、上海、广州等大城市正大踏步地进入普通家庭，已成为百姓大众消费的一个热点。据报道，2002年我国轿车生产109万辆，销售112.6万辆，首次双双突破百万大关。整个汽车工业产销形势更是一片大好，汽车产销双双突破300万辆。预计2003年全国汽车产销量将超过400万辆，汽车工业已成为我国国民经济增长的一个亮点。
微特电机在汽车中的应用概况
除汽车发电机、起动机外，随着汽车向着舒适化、人性化的要求发展，应用了大量不同规格的永磁直流电动机，如散热器风扇、洗涤器、雨刮器、玻璃升降器、汽车空调器、燃油泵、后视镜、电动天窗、电动座椅、门窗、音响产品等配套总成产品。在发动机、底盘的阀门、节气门和速度表中也应用了永磁步进电动机，在电动助力转向系统(EPS)中还应用了旋转变压器和无刷力矩电动机。随着汽车部件的电动化、自动化程度不断提高和对汽车微特电机的噪音、电磁兼容、效率的高要求，将采用永磁无刷直流电动机替代有刷的永磁直流电动机。超声波电动机也被应用于电动玻璃升降器。
按轿车各部件电子化、电动化配置的不同，应用了品种、数量不等的永磁直流电动机，其应用的状况可见表1。
随着汽车技术的不断发展，特别是汽车电子系统的广泛应用，电动化驱动系统逐步替代传统的机械系统，在各种档次的汽车中大量采用各种不同类型和规格的微特电机。据报道，汽车微特电机以年递增高于10%的需求量增长，高级型轿车需40~50台，豪华型轿车多达70-80台。汽车，尤其是轿车已成为微特电机的一大应用领域。
汽车微特电机的特点
为了适应汽车有限的空间和移动的环境，要求汽车用微特电机具有一系列的特点。
低电压、大电流
汽车上的电源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，所以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。
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，都由蓄电池供电，而在不同时间内蓄电池供电的电压变化范围大，所以要求电机在电源电压8~16V范围内也能正常地工作。
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，能在环境-40~+80℃下正常工作。例如在四轮操纵系统中使用的混合式步进电动机，由于安装在汽车底盘上，所以要求耐振动6g、耐冲击150g、并在结构上采取防水和通风的措施。
“三防”及防尘性能好
汽车作为一种交通工具，要求电机具有良好的防潮、防霉、防盐雾及防尘的性能。
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。
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。
品牌分析与电机供应链结构
中国一汽大众、上海大众、上海通用等著名轿车生产企业，都有相应采购外方本国的零部件供应商在中国的投资企业所生产的电机或按外方技术要求所生产的电机。例如，上海桑塔纳轿车的发电机、起动机由上海法雷奥汽车电器系统有限公司提供，散热器风扇总成由上海日用——友捷汽车电气有限公司提供，电动摇窗机、门锁总成由上海实业交通电器有限公司提供，空调器风机、天线总成由上海舒航汽车电器有限公司提供，雨刮器总成由上海法雷奥雨刮系统有限公司提供。由此可见。这些企业产品的品牌在汽车产业具有很高的知名度，其产品质量完全获得外方技术总管的认可，已经形成了非常稳固的汽车微特电机供应链。
汽车微特电机行业发展机会
对海南马自达汽车公司、上汽奇瑞汽车公司、东安发动机厂、哈飞汽车公司、吉轻汽车公司等整车厂的走访，都表示愿意试用国内汽车微特电机产品，以替代进口产品。只要我们生产的汽车微特电机在保证质量的前提下，又有价格优势，及时供货，服务到位，那么采购我们生产的微特电机是完全可能的，也是可行的。
进入这一市场的第一步，可以从维修市场入手，与此同时，为具有自主技术开发权的诸如前述的小型汽车公司提供配套。
依据2003年第一季度国内汽车产销达到105万辆的势头，至2005年将大大超过“十五”规划所确定的指标：汽车保有量2465~2545万辆，需求量310~330万辆，其中轿车保有量830~870万辆，需求量110~120万辆。按普通轿车使用微特电机15台计算，其市场配套容量每年1650~1800万台，再加上维修市场的需要量，可以认为，汽车微特电机市场十分广阔。
汽车微特电机技术发展趋势
汽车微特电机技术发展趋势是轻薄短小化、高效化、无刷化、控制DSP化以及为适应双电压系统而开发新一代微特电机。
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。为了缩小外形尺寸，首先考虑采用高性能的钕铁硼永磁材料。例如一台1000W铁氧体起动机的磁钢重量为220g，用钕铁硼磁钢，其重量仅为68g。采用将起动电机和发电机设计成一体的方案，比分离的重量减轻一半。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，最近，日本又推出超薄形离心式风扇电动机，厚度仅为20mm，可以安装在框架壁面很小的场合中作通风冷却用。
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。
电机控制DSP化
在高级、豪华的轿车中发动机控制、自动速度控制、防滑制动控制、转向控制、车辆浮空控制、速度自动变换控制等系统中，都应用了由DSP控制的微特电机(有的将电子控制部分放在电动机的端盖内，使控制单元和电动机一体化)。
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。典型的双电压系统；42V系统向电动空调压缩机、电动刹车、电动发动机网、电动转向、电控悬架等系统供电；14V系统向前大灯、尾灯、后视镜、电动门窗、雨刮器、风扇电机、燃油喷射系统等供电。汽车微特电机必须适应双电压系统，及早开发相应的各种微特电机。
汽车技术正在迅速地发展，微特电机作为汽车电动化的一个重要部件，必须适应或超前这一发展趋势，以汽车微特电机新技术为先导，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，必定大有作为。
《电子产品世界》