从概念到现实：康郡机电SMA马达设计和开发周期

作为形状记忆合金（SM）马达开发的领导者，康郡机电有限公司以其创新而严谨的工程设计周期而自豪，该周期能够为智能手机摄像头和其他应用创造紧凑、高性能的马达。我们的工艺旨在创造具有其他技术无法提供的独特性能的马达，同时满足行业标准的可靠性。以我们的SMA云台OIS产品为例，我们在这里提供了一个简短的指南，介绍我们为实现创新产品设计所遵循的标准设计阶段。

第一阶段：产品规格定义

我们设计周期的第一步是定义产品规格。这一阶段确保我们有明确的目标，并了解我们需要实现什么，才能使我们的产品既可取又可行。主要活动包括：

了解用户和客户需求

我们与面向客户的团队合作，他们花了大量时间了解市场需求。他们与潜在客户交谈，这些客户（就云台OIS而言是智能手机用户）通常是OEM或一级与二级制造商，以了解他们的具体要求。这有助于我们定制产品以满足客户的需求。我们必须区分最终用户的要求和直接客户的规格，以确保最终产品符合市场需求。

性能分析

我们进行研究以确定性能要求。例如，我们在跑步和步行等活动中从手机收集陀螺仪（抖动运动）数据，以了解我们的马达需要实现的补偿角度，以实现有效的图像稳定。

图1：陀螺仪数据显示行走（最上图）和跑步（中间图）的运动幅度。SMA云台设计补偿3度时的OIS补偿百分比

通过分析现实世界条件下的性能，我们确保我们的马达能够处理典型的用户动作，在各种条件下提供清晰稳定的图像。

竞争对手分析

分析竞争对手的产品有助于我们设定基准，确定可以为用户带来利益的领域，确保我们的产品达到或超过市场标准。了解竞争对手正在取得的成就，使我们能够设定实际的效果目标，并找到超越当前市场产品的机会。

第二阶段：概念生成

一旦我们有了明确的规范，我们就进入了设计周期的第二阶段，即生成一系列设计概念。这包括：

回顾以往的工作

我们回顾了以前的项目和其他实现类似功能的马达，以激发创新想法。这有助于我们完善我们的概念，并形成缜密的解决方案。从过去的成功和失败中学习可以让我们建立在经过验证的想法上，同时避免已知的隐患。

图2：未被采用的云台概念示例

功能分解

将产品划分为各功能区域，使我们能够集思广益，为每个功能找到解决方案。这种结构化的方法确保了对各种潜在解决方案的全面覆盖，同时也为我们的知识产权（IP）保护提供了坚实的基础。例如，我们可能会分别讨论如何移动马达，如何支持和约束它，以及如何集成驱动芯片以实现电供和控制。

生成概念

为了开发几个完全不同的概念，我们生成满足产品功能的选项，并与更大的创意工程师团队进行头脑风暴。康郡机电拥有许多在SMA马达设计方面经验丰富的工程师，使用这种具有各种工程背景的协作方法有助于产生多样化的想法，确保我们在找到最佳解决方案之前考虑多种潜在的解决方案。

概念分析和评估

在这个阶段，我们根据初始规格评估生成的概念。通过简单的计算、更复杂的数学模型和有限元分析（FEA）模拟，可以更详细地了解前沿概念的优缺点。

图3：柔性印刷电路板（FPC）刚度分析示例，显示了马达行程在结构的应力变化。

在这里，我们尤其需要使用SMA马达设计的经验和工具，例如，这些经验和工具使我们能够预测在既定设计下我们可以从SMA线中获取多少行程，控制系统将如何根据摩擦等因素执行，如何将设计与我们的驱动芯片集成，以及从SMA线的角度评估设计的可靠性。我们分析每个概念的可行性，考虑智能手机摄像头马达的可制造性、成本、尺寸、性能和可靠性风险等其他因素，选择最适合用户和客户需求的解决方案。我们将概念数据制成表格，定义评估标准和权重，对每个概念进行评分，并选择最佳概念进行最终开发。

这种系统的方法确保我们根据综合平衡标准做出决策，旨在实现性能和可行性的最佳平衡。

表1：3个不同概念的评估数据样本。在这种情况下，概念1的总加权分最高。

构建原理验证原型和组件

在投入更多资源之前，我们通常会创建原理验证原型来测试关键方面。我们用简化的、快速的原型组件重新设计现有的马达组件，以快速证明原理。

这些原型帮助我们快速识别和减轻主要风险，确保在进一步开发之前这些概念是可行的。

图4：未被采用的原理验证原型测试示例

设计故障模式及影响分析（DFMEA）/风险评估

一旦选定概念，我们就会进行全面的设计故障模式和影响分析（DFMEA）风险评估。我们聚集了来自不同学科的工程师，以确定潜在的故障模式及其影响。我们借鉴了SMA和微型马达在设计或制造不正确的情况下可能遭受的潜在故障模式的广泛经验，同时也集思广益捕获了针对设计及其要求的新故障模式。然后将这些数据汇编成DFMEA表，对每个风险进行评分，并添加缓解措施。通过及早了解潜在的故障模式，我们可以在设计时排除重大风险，确保最终产品更加稳健。

第三阶段：参考马达的详细设计

该阶段包括详细的马达设计，作为性能和可靠性测试的基础：

详细设计

图5：所选设计的CAD宣染

进行模拟、公差分析、CAD设计和装配工艺设计，以确保马达已准备好投入生产，包括设计任何必要的工具。在此阶段，确保设计可制造并符合所有规范至关重要。康郡机电在各种材料、制造工艺和公差方面的专业知识通常可供智能手机马达行业的制造商使用，意味着我们完全有能力确保我们独特的SMA马达设计能够转化为可大批量生产的产品。

图6：云台OIS马达制造模具的CAD设计

马达样品构建和测试

为了展示新产品的潜力，我们通常会与我们的马达制造合作伙伴或相机制造商合作，构建工作样品（WS）。第一步是马达制造商审查我们的参考设计和装配过程，并调整设计以适应他们自己的批量生产制程。一旦完成，我们将共同制作工程样品（ES）。工程样品用于我们的SMA控制调试，然后收集可以提供给手机客户的性能和可靠性。

视频1：用于测试云台OIS马达防抖能力的振动台

对于拓展SMA技术能力的新设计，CML有时会选择插入一个额外的阶段，在CML位于剑桥的总部办公室构建少量的工作样品。这种方法使CML在与马达制造商合作之前能够验证无法通过原理验证原型制作过程的关键技术。

结论

在康郡机电，我们的产品设计周期反映了我们使用SMA进行创新的承诺。我们的工艺不仅确保马达满足市场需求，还为智能手机摄像头及其他产品的性能和可靠性设定了新的标准。通过精心遵循这些步骤，我们将继续引领行业开发独特且具有开创性的马达解决方案。

视频2：云台OIS产品视频

---

关于康郡机电：康郡机电有限公司是一家世界领先的研发公司，利用其形状记忆合金（SMA）平台整合技术，提供从机械、光学、电气、半导体到软件设计方面的系统级解决方案。采用SMA线的马达解决方案，可以控制到亚微米级的精度。这些马达特别适用于生产结构紧凑的轻便设计，并同时提供需要快速运动、高精度且高强度的应用。

有关SMA技术和康郡机电的更多信息，请联系我们。

返回所有资源和网络日志 >>