微型马达自动化及线脚和压敏自动焊接新进展

一、微型电机概况

微型电机综合了电机、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行业。中国是世界微电机的主要生产大国和出口国，2015年全球微电机出货量175亿件，中国产量占124亿件；2016年全球出件货量184亿件，中国产量占70.9%;有关专家预计2020年全球微电机出货量将达到230亿，中国的产量将占到170亿件。随着劳动力成本的升高，企业产业升级势在必行。

二、微型电机生产自动化发展

微电机采用自动化作业有两种情况，一种是生产流水线作业，采用传送链在 一条生产线与几条生产线上完成一种产品的生产，另一种是采用单机自动化。生 产流水线作业适合于单一品种，批量大的产品，而单机自动化适合多品种、小批 量生产。 采用自动化生产的又一好处是工艺过程的每一步都会被严格控制，元件质量按规定检测和确认，从而按照统一的特性标准生产出一模一样的产品。 目前，工业发达国家采用生产流水线作业的比较少，而采用单机自动化的相对较多，发展中国家的情况正好相反。这是因为绝大多数单品种、大批量的产品工业发达国家已很少生产，而转移到东南亚等发展中国家生产。

1、国外微型电机生产自动化状况

国外一般的概念是，对于超过百万台级的产品，必须采用全自动生产线生产，对小批量生产多采用单机自动化。为提高生产效率，国外越来越多地在微电机生产中采用机器人作业。例如，以生产机床进给用伺服电动机和主轴电机而闻名的日本 FANUC 公司，1997 年建 成一家新的伺服电机装配厂，新厂的特点是使用了新式的机器人和直线电机，用 于装配电动机。新厂人数为46人，但机器人使用量达到236台，使伺服电动机月产量从1.5万台提高 5万台。定子绕线、浸漆和上漆生产线使用了 50 台机器人，装配与检测生产线使用26 机器人，全部交流主轴电机系列生产线使用的机器人超过110台，最新水平的集成装配检验生产线使用了42台机器人。它可以把从定子绕组到探测器的所有零部件都装配到伺服电动机上，并对成品检验，生产周期缩短 30%， 自动化程度达到90%，可以生产近2000种不同规格的电机。

现在，对于大多数产品，国外已采用 100%试验，在制造结束采用随机抽样 试验已不允许。试验的范围也不断扩大，除了性能试验外，还要进行其他试验， 如安全试验、噪音试验、振动试验等。因为诸如机械损伤、齿轮缺陷、轴承振动 和磨损等，在电气性能试验中不能被检测出来，但它要产生噪声。德国申克公司研制的利用参数认定法进行电机测试的新设备。

2、国内微型电机生产自动化状况

经济直流电机大部分转移中国大陆和东南亚各国。如万宝至马达公司在大连 设立的万宝至马达大连有限公司和万宝至马达瓦房店有限公司以及万宝至香港 公司在东莞设立的来料加工工场，其产量已占总公司的绝大部分。日本三洋电机 株式会社在蛇口设立的公司，投资 1 亿港元，其中微型直流电动机年产量 6000 万台。 日本三协精机公司在厦门和广东设立的独资企业，年产各种微型直流电动 机达到 2 亿台。香港德昌电机有限公司年产各种微电机 10 亿台以上，其中大部 分是用于汽车电器中的微型直流电机。该公司还正在筹建年产量达 4 亿台的音响 7 设备用小电机生产加工基地。 日本美之美电机有限公司在珠海设立的珠海三美电 机有限公司， 年产微型直流电动机1亿台左右。这些电机基本上都是廉价的电机。 我国大陆先后从日本引进了9条音响声像电机生产线， 不仅抵御了进口电机的冲击，而且成为此类电机生产大国。

70%的国内微电机生产企业为民营企业，且多为中小型企业。虽然随着生产技术水平的提高，周围电机生产自动化程度有了较大提高，多数生产工艺已经实现了自动化，单仍有部分关键工艺自动化程度不高，甚至在一些小型企业存在手工生产。如压敏电阻和线脚的焊接，国内基本上依靠半自动来完成，这样的工艺生产效率低，质量不稳定。

2.1 国内微型电机生产自动化设备

各种微型电机生产自动线被开发出来。包括定子线圈整形、自动绕线机、卧式槽绝缘纸插纸机 大型嵌线（下线）机、位绑线机。成军等介绍了两种零件的TIG自动焊接方法及设计原理.利用C20系列可编程序控制器对微电机加工制作中的定子铁心、电机壳体TIG自动焊接实现过程程序控制.两焊机通过采用气动、液压和无级调速电机等元器件,实现了高质量、高效率、自动化和和低成本,满足了部分电机生产厂家的需求。市场已经有成熟产品有：自动转子抛光机、电阻测试仪器、电机综合测试仪器、自动冲芯机、自动轴承组装机、自动三件组合机、全自动定子组合机、飞叉式绕线机、自动转子绕线机、普通转子绕线机、自动杯士入磁充磁定子机、自动端盖组装机、自动中板组装机、转子套管机组装、红外线转子涂敷机、铁芯错片机、气压机、磁条压入机、磁条充磁机、剪浇口机、马达组合装配机等。

2.1 微型电机生产自动化设压敏电阻和线脚焊接的发展

压敏焊接的难度大。压敏与线包间隔小，压敏电阻的工作频率较高，对其的焊接质量也提出了很高的要求，如果焊接的不好，会使压敏电阻的引脚偏移或翘起。

1、 手工焊接 不适应大批量生产，作业环境差，质量难以保证。较早以前主要人工焊接，然而生产中由于用工成本的增加、人员的流动，焊锡的手法、温度的掌控、甚至作业的手势都需要3-6个月实践才能熟练的掌握，这期间既影响了产能，又影响了产品的品质，成本的控制无法达到要求。

2、 半自动焊接 人工固定压敏，单烙铁单点旋转焊接线脚和压敏或者多烙铁焊接，效率低。为了解决手工焊接的问题，着手研制由凸轮分割器带动载治循环上料、三极同时焊接、自动出锡、自动下料的高效、稳定性高的焊接机械设备。然而在上述的压敏电阻的焊接工艺中，都采用分段式操作，电阻本体在安装及移动过程中，仅靠未焊接的引脚的两自由端的夹持力不能保证电阻本体在引脚上的位置固定不动，存在电阻本体偏移的可能，并且上下提拉会使锡浆不规则熔接或产生尖状突起，从而使焊接得到的产品应用到电子设备时，电阻本体容的产品应用到电子设备时，电阻本体容易偏移或脱落，或该尖状突 起使得压敏电阻在实际应用中产生放电，进而对电子设备的使用带来不良影响，因而有必要对压敏电阻的焊接工艺进行改进。国内主要设备有QUICK激光焊锡机器人 , 智邦电子 , 生产焊锡机，以及深圳科美达的半自动焊锡机等。

3、 全自动焊接 未来的发展方向，由多个机构组成：转盘机构作为多机构协同中心；通过变轨机构，板条直线输送上料微型马达；采用振动盘上料压敏电阻并利用真空吸压和机械手定位压敏电阻至马达转子；送锡支架下降，高频焊接机械手上升定位，高频焊接；焊接后复位，机械手取出马达，在线检测质量；转盘运动，完成焊接。如赛马精密科技生产的转子自动焊锡机不仅焊接精度高，而且生产效率大大提高，已经获得12项国家专利，一些知名微电机生产厂家开始使用。