微電機(jī)定轉(zhuǎn)子制作工藝分析

黎 波

（貴州航天林泉電機(jī)有限公司，貴州 貴陽 550000）

微電機(jī)具有體積小、重量輕、相對輸出力矩大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、康孔、國防裝備、家用電器等領(lǐng)域，極大的改變了人們的生活。作為微電機(jī)重要的零部件之一，定轉(zhuǎn)子的制造精度高低和質(zhì)量好壞，直接影響了電機(jī)本身的性能質(zhì)量。因此，文章將針對微電機(jī)的定轉(zhuǎn)子制造工藝展開分析，研究分析一種精度高、制造簡便的制作工藝。

1 微電機(jī)定轉(zhuǎn)子制造工藝要求及制造方法

1.1 定轉(zhuǎn)子制造工藝要求

作為微電機(jī)重要的零件之一，定轉(zhuǎn)子制造精度的高低，關(guān)系著整個電機(jī)的裝配質(zhì)量和工作性能。因此在進(jìn)行定轉(zhuǎn)子制造時，應(yīng)嚴(yán)格遵守以下工藝要求：

（1）定轉(zhuǎn)子的外形、內(nèi)徑、槽型以及槽底等尺寸，必須滿足微電機(jī)的制造圖紙要求。

（2）在進(jìn)行定轉(zhuǎn)子制造過程中，應(yīng)確保其內(nèi)外圓的圓心與槽底的直徑圓心位于同一點(diǎn)。

（3）對于定轉(zhuǎn)子本身，應(yīng)確保其周邊的毛刺低于0.05mm，且呈現(xiàn)平整無波浪形。

1.2 定轉(zhuǎn)子制造方法

（1）先進(jìn)性沖槽后進(jìn)行落料的制造工藝：該制造工藝的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率相對較高，可以同時進(jìn)行定子和轉(zhuǎn)子的制造，相對而言沖片的質(zhì)量較高，且滿足了定轉(zhuǎn)子的同軸度要求。缺點(diǎn)是在制作過程中，需要預(yù)先將硅鋼片制作成條料，相對材料利用效率較低，且制作過程中精度較差，很容易導(dǎo)致累積誤差的產(chǎn)生，導(dǎo)致槽孔無法對齊。

（2）先落料后沖槽的制作工藝：該制造工藝相對而言，生產(chǎn)效率較高，有效的提高了硅鋼片的材料利用效率。同時還有利于單機(jī)自動化的實(shí)現(xiàn)，有效的縮短了生產(chǎn)的周期。缺點(diǎn)是在制造過程中，很容易導(dǎo)致復(fù)沖定子槽時內(nèi)圓定位盤無線磨損，最終導(dǎo)致槽孔出現(xiàn)不整齊等問題。

（3）落料沖定子槽，再沖轉(zhuǎn)子糟制作工藝：該工藝主要采用兩道工序完成，首先是進(jìn)行定子的全工序制造，包括內(nèi)外圓、定子槽、鳩尾槽和記號槽的制造；然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)子的全工序制造，包括轉(zhuǎn)子槽、軸孔、軸孔的鍵槽和平衡槽。相對而言，該工序的生產(chǎn)效率要較傳統(tǒng)的制造工藝提高三成以上，且降低了定位誤差，成品的槽型整齊。

2 微電機(jī)定轉(zhuǎn)子制作工藝

在進(jìn)行微電機(jī)制作過程中，轉(zhuǎn)子的制作相對簡單，主要是講所需的材料制作成盤狀，并給與其軸向充磁即可完成。而在進(jìn)行定子線圈制作時，工藝相對復(fù)雜，設(shè)計(jì)的工序也較多，包括硅微機(jī)械加工工藝、LIGA工藝、雙面光刻、雙面顯影等工藝。只有這樣，才能確保定子的線圈和襯底之間連接緊密，確保線圈的導(dǎo)電性能符合微電機(jī)的設(shè)計(jì)要求。

2.1 轉(zhuǎn)子制作

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子在制作過程中，通常會對較大的磁塊進(jìn)行切割，將所得到的小塊磁體進(jìn)行磁化處理，并最終將其安裝在指定的位置，最終完成轉(zhuǎn)子的制作。但是隨著微電機(jī)本身體積的雖小，該方法不僅難以完成磁體的充磁，而且在安裝定位過程中，相對不變。為了解決這一弊端，可引入一體化多極磁體方法，采用多級脈沖磁化的方式對整塊磁體進(jìn)行充磁，簡化了后續(xù)的制作工藝，且永磁體是基于同一電壓下完成的充磁，大大提高了轉(zhuǎn)子制作的效率和質(zhì)量。

2.2 定子制作

傳統(tǒng)的定子線圈在制作過程中，大多采用印刷電路板的工藝，雖然該種制作工藝相對施工簡便，成本支出較低，但是很難有效的控制銅的腐蝕速度，導(dǎo)致線圈存在較為嚴(yán)重的側(cè)蝕問題，且一定程度上限制了線圈的深寬比，影響定子線圈的制造精度。因此，在定子線圈制作時，考慮引入硅作為基片，采用深刻蝕工藝完成正反面過線孔的制作。

（1）選取一片厚度為380μm的硅片，對其進(jìn)行雙面氧化處理，確保其表面形成厚度約為1μm的二氧化硅絕緣層。然后對硅片進(jìn)行甩膠、前烘、光刻、顯影等工藝處理，從而完成過線孔串口的制作，整個過程中，除了窗口部分為二氧化硅絕緣層之外，應(yīng)確保其與部分均被光刻膠覆蓋，完成保護(hù)。

（2）選用氫氟酸溶液對硅片窗口位置的二氧化硅絕緣層進(jìn)行復(fù)試，然后對硅片進(jìn)行光刻膠去除，并將其放在ICP離子刻蝕機(jī)當(dāng)中，完成干法刻蝕。最后對硅片的過線孔串口進(jìn)行清洗烘干處理，并對兩面進(jìn)行銅濺射，完成種子層的制作。

（3）完成銅種子層濺射工序后，對硅片進(jìn)行甩膠、雙面光刻、雙面顯影等操作，實(shí)現(xiàn)窗口的電機(jī)線圈制作，完成以上工序后，將硅片進(jìn)行電鑄處理，最終完成定子線圈的初步制作。

（4）利用丙酮對硅片進(jìn)行去膠處理，并放置在三氯化鐵溶液當(dāng)中，對殘余的銅進(jìn)行去除，最終完成整個定子線圈的制作。

（5）在整個制作過程中，為了避免硅片受到污染，影響整個定子線圈的制作質(zhì)量，應(yīng)對硅片進(jìn)行全面的清洗，避免金屬微粒、有機(jī)物等物質(zhì)對整個制作過程產(chǎn)生影響。

3 結(jié) 語

綜上所述，文章結(jié)合直流微電機(jī)，對其定子和轉(zhuǎn)子的制作工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，通過對比傳統(tǒng)工藝和改進(jìn)后的工藝，采用深刻蝕成型電鑄工藝所制作而成的定轉(zhuǎn)子，本身的成品質(zhì)量較高、且生產(chǎn)效率大幅度提升，滿足了微電機(jī)制作的要求。因此，相關(guān)工作者應(yīng)提高自身的專業(yè)素質(zhì)能力，積極研究新工藝和新材料，逐步推動微電機(jī)制作工藝的革新。