磁性元件需要创新吗?
说起这个话题,我们首先来看一下前段时间发生的几个事件:
事件一:代购日本马桶盖。这个事件出自财经作家吴晓波的一篇文章,里面提到国人赴日本买马桶盖,据说“三个人买回了五只马桶盖”,甚至连免税店的日本营业员都表示:“只要有中国游客团来,每天都会卖断货。”事件爆发之后,引发国人对本土产品创新的反思。
事件二:诺基亚手机帝国陨落。今年微软关停诺基亚东莞工厂,并且加快速度将生产设备运往越南工厂。诺基亚曾经是全球最大的手机厂商,几乎成为“手机”的代名词。而如今它的陨落,是否与没有及时“创新”有关?
事件三:2015中国制造业倒闭潮。新年伊始,中国制造业曾一度陷入了恐慌,有传闻表示,2015年中国制造业或将迎来倒闭潮,磁性元件产业或卷入其中。曾经让国人引以为豪的“Made in china”如今遭受到来自东南亚等国家的威胁,成本优势及投资优势正在消失。
从以上事件可以看出,创新对于企业,乃至各个产业的重要性。目前,中国传统产业正面临着一个前所未有的挑战,如果不及时进行创新,就有可能被时代淘汰。按理说,整机产业需要创新,作为上游的磁性元件行业更应该及时创新才是。然而,记者在采访的时候发现,大多数磁性元件企业口头表示需要创新,然而他们的工程师未必这样想。
有一个事例,前段时间《磁性元件与电源》杂志记者采访了某企业工程师,他直截了当地说:磁性元件这种基础元器件有什么创新的地方?就像大米,你把它做成面了,它还是大米。你把它做成馒头了,它也还是大米。你不可能把大米做成麦子吧?
其实行业中有这种想法的人不在少数,难道磁性元件技术已经足够成熟了吗?不需要创新了吗?
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一、磁性元件需要创新吗?
1、需要创新
器件服务于应用,因此磁性元件技术需不需要创新,首先要看看整机或者电源产品需不需要创新。
在近日举办的第85届中国电子信息博览会现场,展示“世界上最大曲面UHD电视屏”的华星光电广告负责人卢涛涛在接受记者采访时表示,目前市场竞争比较激烈,企业如果不能及时融入市场潮流,那么就会被淘汰。以电视为例,以往电视是平面结构,目前正逐渐往曲面结构发展。“这就是及时创新的结果,因为曲面电视更符合人眼观看的习惯,能够更好、更真实地展示现时场景,让你有身临其境的感觉。在此基础上,再往超清、大屏、超薄等趋势发展。”
而她认为:“电视的这种发展趋势需要元器件的技术支持,磁性元件的创新方向在于贴片化、集成化、高频化和一体化等。”
世界上最大曲面UHD电视屏
在此次展会上,广州冠图电子科技有限公司工作人员陈先生也毫无迟疑地表示,磁性元件当然需要创新!冠图电子的主要产品为光伏逆变器。对于光伏逆变器磁性元件,陈先生表示,随着技术的成熟,光伏逆变器逐渐往高效及高储能方向发展,因此对磁性元件的技术要求会比其他应用高。“作为光伏逆变器厂商,我们希望磁性元器件达到高效率、低损耗、低噪音、寿命长、绝缘耐压等效果,而体积也越小越好。磁性元件厂商需要创新的地方则是要加快对新材料、新工艺的应用,保证产品的一致性及稳定性。”
“第85届中国电子展”天吉立公司展位
“目前智能手机越做越薄,屏幕越来越大,因此手机电源需要往贴片化、高频化、模块化方向发展,”深圳市天吉立电子有限公司经理李泽林告诉记者,如果磁性元件不能及时跟随着整机及电源产品的发展趋势做出创新,那么被淘汰的几率就会变大。“磁性元件如何以更小的尺寸、更低的功耗、更高的性能来满足市场需求,这是一个新的挑战。为了适应这一挑战,磁性元件制造商必须花大力气在材料与工艺上进行创新,用更好的性能和更精细的设计来迎合市场的需求。总体而言,磁性元件的设计标准是往微型化、高频化、模块化发展。”李泽林如是表示。
LED驱动电源
这几年,LED照明行业发展突飞猛进,这一新兴领域是否对磁性元件创新有了新的要求?天下明科技有限公司专业从事研发、生产各种大功率LED驱动电源产品,该司工程部主管伍小春告诉记者,LED驱动电源所需的磁性元器件主要有变压器、共模电感、功率电感等,LED驱动电源对磁性元器件的品质要求比传统电源更高,因为LED灯的温度控制要求比普通灯要高。因此,磁性元件在温度、稳定性和损耗方面都要有所改善。“天下明要求磁性元件的性能参数误差控制在正负5%以内。电子变压器、电感器等磁性元件关键要优化磁芯,提高磁芯的密度等参数性能。”伍小春表示。
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互联网+汽车是汽车发展的必然趋势
随着互联网+口号的提出,智能汽车及车联网是汽车发展的必然趋势。在汽车电源方面,吉林大学邓伟文博士指出,智能汽车电子所承受的电荷载将越来越大,电源系统面临全面升级。据介绍,目前汽车使用的14伏电源系统始于20世纪50年代,当时汽车的电子附件较少,14伏电源系统完全能满足需要。随着各种电子设备在汽车上的广泛应用,汽车电气系统功率消耗增加,14伏电源系统、3000瓦左右的功率已经不能满足需要,因此用新的42伏电源系统取代14伏电源系统将是大势所趋。
电源系统的更新换代,将改变磁性元件的选择。创维汽车电子(深圳)有限公司经理周志勇认为,磁性元件可以从三个方面进行创新。第一,产品的电感量要达到误差精度;第二,电流精度要能达到要求,并控制功率耗损;第三,材质和工艺要有所创新,比如铜丝材质和绕线工艺等。
业内人士认为,无线充电是充电桩的发展方向
充电桩方面,深圳市可立克科技有限公司副总经理兼变压器部长周正国认为,无线充电是充电桩的发展方向。对于充电桩变压器,周正国表示,除了防水、防腐、IP防护等级和环境条件等要求一定要满足标准外,其体积、功率、漏感、输入输出电压及频率也要不断升级,体现高性能。
深圳市欧阳电源技术有限公司的产品主要有工业电源、军工电源等,该公司总经理欧阳辉在接受采访时表示,工业电源本身技术要求会比民用电源高,电源产品主要是给整机做配套的,因此要紧跟整机的变化而变化,磁性元件也要做好相关的技术储备,因为整机产品的创新不止是单独一个产品、一个组件在创新,而是需要整条产业链进行创新。“磁性元件创新的趋势,我个人认为是往结构越来越简单、性能却越来越好的方向发展。”欧阳辉表示。
2、全力创新
其实,在采访磁性元件厂商时,绝大多数反映需要创新,因此,分析磁性元件需不需要创新,还不如把问题转移到磁性元件还有哪些地方可进行创新。
记者从本期采访结果进行分析,技术创新方向包括材料、结构、成本和标准化。
双环电感技术有限公司展位
在第85届中国电子展上,记者走访了蚌埠市双环电感技术有限公司展位,该公司主要从事变压器、电感器、贴片电感等产品的生产加工。该公司区域经理李懿告诉记者,在创新方面,双环电感也在紧跟整机需求做改变。“磁性元件这几年改进还是挺多的,我认为未来如果还需要有所创新的话,那就只能在材料方面进行创新。因为以当前情况来看,虽然这几年磁性元件行业逐渐引入了非晶、纳米晶和高分子软磁复合材料,但大多数产品还是以采用传统材料为主。目前国外已经有用高分子软磁复合材料制造高频电源变压器和电感器的先例,国内虽然进行了高分子软磁材料的研究开发,但是还未见到用于电源中电子变压器的报道。我相信,新材料的引入对磁性元件产品的性能提高有很大的帮助。”
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恒昇实业非晶带材磁件
恒昇实业有限公司是一家专业生产高低频电子变压器、电感线圈的企业,该公司业务经理邓柱棠则认为,通过改变磁性材料确实可以提高磁性元件的性能,但这方面目前可以继续创新的空间不大,因此,“我认为磁性元件可以在成本上进行创新,而降低成本则需要引进自动化设备。目前人工成本比较高,引进自动化设备可以降低产品的成本,对于占领市场有很大的帮助。谁能早点引进自动化设备,谁的市场占有率就高。”不过,邓柱棠表示,引进自动化前提要有充足订单的保障,在这方面大企业比较有优势。“目前来说,电感器基本可以实现自动化生产,但变压器产品定制性太强,还难以实现自动化生产。变压器企业要想真正地降低产品的成本,标准化生产是必然的,而这需要整机厂商的配合。”邓柱棠表示。
各种形状的高频电子变压器
在磁性元件的结构创新方面,以高频电子变压器为例,它已经从当初的立体结构逐渐向平面结构、片式结构、薄膜结构发展,从而形成一代又一代的新的高频电子变压器。据行业人士介绍,在MHz级高频电子变压器中,愈来愈多的应用领域采用空心变压器。因此,探讨空心变压器的结构、设计方法、制造工艺和应用特点也是创新的主要方向。
此外,采用计算机对整体结构方案进行优化和设计,是现在各种电子器件的主要发展方向之一,这样可以缩短产品设计时间,减少材料用量,缩短生产周期,降低成本。目前磁性材料厂家佛山中研便拥有了这种先进的方案。
二、创新案例
其实,在创新方面,磁性元件的创新水平已经得到进一步提高。比如,磁性元件企业顺络电子在去年一家独揽16项发明专利、21项其他专利,被评为2014年(第27届)中国电子元件百强。像顺络这样的例子不胜枚举,下面为您举例一些创新成功的案例,希望能够对整机的产品选择以及磁性元件企业的创新起到“抛砖引玉”的作用。
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威世公司:引进新材料
美国和欧洲地区最大的无源器件制造商Vishay威世公司前不久发布了一款低剖面、高电流电感——IHLP电感,这款电感的特别之处在于其是由软磁复合材料组成(SMC)的,而非传统的铁氧体材料。使用新材料后的IHLP电感具有磁芯损耗低、磁化饱和、温度稳定、体积小以及低剖面等优点,产品还能广泛应用于自动化,赢得广大市场的同时也得到众多客户的一致好评。
Vishay IHLP电感
美国柏恩:导入新技术
日前,美国柏恩公司推出新款半屏蔽式功率电感系列产品,该产品采用了优异的半磁屏蔽技术,可提供的电感值范围为0.47µH — 470µH, 封装面积范围为2mm x 1.6mm —8mm x 8mm,以及高度范围为1mm— 4.5mm。
柏恩公司半屏蔽式功率电感
Bourns公司产品经理Guido Zehnder表示,采用半磁材屏蔽技术实现了更高级的磁屏蔽和更低的辐射干扰,与尺寸一样的传统铁氧体屏蔽电感器相比,该产品能提供更高性价比的解决方案,而且较低的高度和电感范围能满足目前小型化的电子设备和新一代工业应用需求。
南磁:改变产品结构
磁性元件产品应用方面以往基本上都是以采用EE型磁芯为主,改变磁性元件产品的设计结构对企业来说风险很大,因为有可能面临卖不出去的风险,而厦门南磁电子有限公司却不满足于传统磁芯的性能,精益求精,研发出UUI磁件。
这款磁件与EE磁件相比,具备有省铜、省电、延长产品使用寿命、产品价格低等优点。在推出市场之后也受到广大客户的青睐,销售量逐年攀升。美国通用电器高级工程师史志强甚至表示,随着LED智能照明市场的打开,UUI磁件在未来将会呈爆发性地增长。
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金顺怡:引进新材料+改变产品结构
金顺怡开发的大功率UPS电感,由于采用了新材料,使客户整机体积减小30%以上,而且由于这种电感可以通过组合成类似电源模块的方式来应用于不同功率的整机,从而使客户新产品开发周期大大缩短,而且方便了客户终端市场的服务和维修。
据金顺怡公司总经理杨建民介绍,以前每种不同功率的整机都需要配套不同的电感,现在可以通过简单增减电感模块的数量来满足不同的功率需求,在客户对整机维修时,只需要更换出现问题的模块即可,而不像以前那样要更换专用的电感器件。从采购管理方面,由于只用几种电感模块即可组合成不同的功率组合,客户只需要采购这几种电感即可满足不同整机的生产需求,这样对客户采购管理也带来很大便利,同时也容易控制采购成本。目前这类产品已得到越来越多客户的认可和使用,而且已经延伸到太阳能逆变器等新的应用领域。
汉仁:与方案商配合升级产品
中山市汉仁电子有限公司生产的变压器、滤波器和电感类磁性元件广泛应用于物联网、智能家居、楼宇自控、工业自动化控制系统等终端领域。谈及公司创新的案例,该公司广东区域销售经理赖昌金告诉记者,最突出的创新地方体现在能够与方案厂商主动配合升级产品。“前几年,笔记本、平板电脑用的网络变压器很厚,后来平板电脑要求产品做的更薄、功率更高。我们就配合芯片厂商做方案,这种方案一旦被整机厂商使用,他们就会一直用下去,对我们产品的销售也很有帮助。目前在他们的方案上面仍然用到我们的磁性元件。”
赖昌金继续说道,目前有越来越多的整机厂商会直接找方案公司,让他们提供整块的模块,磁性元件厂商只有跟方案厂商做好配合,才是未来的发展之道。
顺络:引进自动化设备
随着人工成本的上涨,以往劳动密集型企业所拥有的人口红利优势正在逐渐消失,引进自动化设备已经是大势所趋。顺络电子率先在国内建立了变压器全自动生产线,以应对劳动力成本上涨和用工荒的压力。自动化产线实现了“绕线、焊接、包胶带、装配、测试、打标、盘装”一体化,避免了人工搬运环节,产品具有高可靠性和一致性,极具市场竞争力。
三、总结
随着整机产品的升级改进,磁性元件产品也在不断地创新中,尤其是新兴领域对磁性元件产品的创新提出了更高的要求。对于磁性元件行业来说,创新的道路还很长很长。吴晓波说,“中国制造”的明天,并不在他处,而仅仅在于能否做出打动人心的产品,让我们的中产家庭不必越洋去买马桶盖。而对于磁性元件行业,这句话可以解读为:我们能否做出令人心动的产品,助力整机企业创新,在协助整机企业的基础上真正成就自我。
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