中小电机发展出路在何处?

2019-08-13 10:57

  低能效电机或将彻底退出

  2013年1月30日召开的国务院常务会议,研究部署了控制能源消费总量工作,业内人士认为,能源总量控制实质上是通过能源约束来推动发展方式的转变和经济结构的调整。目前,整个能源消费量中70%是由工业所消费,所以工业的转型升级以及大力推进工业节能是关键。

  据数据显示,我国电机年用电量已超过2万亿千瓦时,约占全国用电量的60%和工业用电量的80%,高效电机推广显得格外重要;另一方面,中国电机出口具有广阔的商机,现在欧美等发达国家从事传统电机生产的企业已经越来越少,中国的电机企业就有可能成为他们的进口商。但是,笨重大型的电机并不受欧美等发达国家所欢迎。国外的电机都朝着轻便、简约化发展,我国的大型高效电机出口是没有优势的。中国的电机企业应该增加电机制造的国际竞争力。

  虽然我国已成为电机制造大国,掌握了高效及超高效节能电机生产技术,但从整体看,行业竞争力仍然较弱。电机用量大、能效水平低,制约了我国国民经济的健康发展。

  随着十二五提出大力发展七大战略性新兴产业,而电机产业作为节能环保、新能源、新能源汽车、高端装备制造业的先导产业,必然受到国家政策的大力支持。代表节能环保的高效电机推广力度不断加大。

  与此同时,我国一直在积极研究出台推广高效电机的激励政策。为了促进高效电机的推广,国家从2010年6月开始对高效电机实施财政补贴;为了完成2011年度推广3177万千瓦高效电机的目标,当年3月提高补助标准;2012年,工信部出台了工业系统节能十二五规划,在此规划中,把IE2的增长目标定在2015年整个IE2的电机将会达到整个电机市场的80%以上。而GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》标准的实施更是将高效电机推广推向了新的起点,随之而来的是低能效电机的退出。

  与此同时,相关部门还发布了多批次《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》,以推动淘汰落后机电设备的进度。

  不难看出,国家正是采用补贴和强制相结合的方式,不断提升电机能效标准,鼓励高效节能电机市场的发展。

  综合国内外电机行业的发展趋势和市场需求,大型电机应走系统化节能的路线,即对整个电机系统进行系统优化和改造,比如增加变频器等,就可以使节能效果非常明显;小型电机则是坚定地推行高效电机的路线,因为小容量电机适当增加材料用量很容易提高电机效率。我国的电机企业不能只为了国家的补贴,而忽视中小电机的发展。

  因此,有专家建议,除了做好补贴工作外,还应建立高效电机推广的新机制。既从生产端入手,也从需求端着眼,多种手段推广发展高效电机。

  通过良好的补贴形式以及严格的退出机制,同时加以有效的第三方检测,同时拓展海外市场,低能效电机或将很快从中小电机市场中销声匿迹。

  电动车电机或将成为企业追逐的热点

  电动汽车无疑是时下最为热门的产品之一,世界各大知名汽车生产厂商都在奋力角逐这一新鲜事物,当然国内企业也不甘落后,而电动车整车组配过程中,电机的好坏又直接决定了整车性能的高低,据专家介绍,我国电动汽车产业发展与国外差距正在拉大,其中电机的差距尤为明显。

  由于新能源汽车的发展,目前纯电动汽车所用电机市场已经成为重点销售方向,虽然很多国内企业都宣称自己拥有全产业链的科研实力,但是真正好的电机一定是需要长期的技术积累,然后才能试制、测试,最终才能走向批量生产。

  业内人士指出:国内真正有实力做新能源电机的整车企业很少,尤其是在乘用车领域,在各企业大力宣扬拥有核心自主的背景下,大家都不愿对外展示作为新能源汽车核心部件之一的电机环节仍处于受制于人的境况。

  在中国号称做新能源电机的企业很多,但是专业做新能源电机的企业很少,很多企业都是从做传统的机械、船舶等传统工业电机领域转行进入新能源驱动电机领域,几无研发、生产经验。

  虽然传统工业电机与新能源汽车电机在原理上是相通的,但是在实际制造上还是存在不小区别的。目前新能源汽车所用电机分为异步电机和永磁电机两种,前者主要用于公交、客运等商用车,而后者主要用于乘用车。

  有业内人士对记者表示,由于异步电机的转子无绕组,也无电刷,没有磁感应,功率转换效率低,构造也简单,价格也比较便宜,主要应用于大型客车;而永磁电机电机的转子有绕组,有电刷向转子供电,功率转换效率大,结构较复杂,价格也贵,主要用于对转速要求严厉的环境,比如纯电动乘用车。

  低能效电机或将彻底退出

  2013年1月30日召开的国务院常务会议,研究部署了控制能源消费总量工作,业内人士认为,能源总量控制实质上是通过能源约束来推动发展方式的转变和经济结构的调整。目前,整个能源消费量中70%是由工业所消费,所以工业的转型升级以及大力推进工业节能是关键。

  据数据显示,我国电机年用电量已超过2万亿千瓦时,约占全国用电量的60%和工业用电量的80%,高效电机推广显得格外重要;另一方面,中国电机出口具有广阔的商机,现在欧美等发达国家从事传统电机生产的企业已经越来越少,中国的电机企业就有可能成为他们的进口商。但是,笨重大型的电机并不受欧美等发达国家所欢迎。国外的电机都朝着轻便、简约化发展,我国的大型高效电机出口是没有优势的。中国的电机企业应该增加电机制造的国际竞争力。

  虽然我国已成为电机制造大国,掌握了高效及超高效节能电机生产技术,但从整体看,行业竞争力仍然较弱。电机用量大、能效水平低,制约了我国国民经济的健康发展。

  随着十二五提出大力发展七大战略性新兴产业,而电机产业作为节能环保、新能源、新能源汽车、高端装备制造业的先导产业,必然受到国家政策的大力支持。代表节能环保的高效电机推广力度不断加大。

  与此同时,我国一直在积极研究出台推广高效电机的激励政策。为了促进高效电机的推广,国家从2010年6月开始对高效电机实施财政补贴;为了完成2011年度推广3177万千瓦高效电机的目标,当年3月提高补助标准;2012年,工信部出台了工业系统节能十二五规划,在此规划中,把IE2的增长目标定在2015年整个IE2的电机将会达到整个电机市场的80%以上。而GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》标准的实施更是将高效电机推广推向了新的起点,随之而来的是低能效电机的退出。

  与此同时,相关部门还发布了多批次《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》,以推动淘汰落后机电设备的进度。

  不难看出,国家正是采用补贴和强制相结合的方式,不断提升电机能效标准,鼓励高效节能电机市场的发展。

  综合国内外电机行业的发展趋势和市场需求,大型电机应走系统化节能的路线,即对整个电机系统进行系统优化和改造,比如增加变频器等,就可以使节能效果非常明显;小型电机则是坚定地推行高效电机的路线,因为小容量电机适当增加材料用量很容易提高电机效率。我国的电机企业不能只为了国家的补贴,而忽视中小电机的发展。

  因此,有专家建议,除了做好补贴工作外,还应建立高效电机推广的新机制。既从生产端入手,也从需求端着眼,多种手段推广发展高效电机。

  通过良好的补贴形式以及严格的退出机制,同时加以有效的第三方检测,同时拓展海外市场,低能效电机或将很快从中小电机市场中销声匿迹。

  电动车电机或将成为企业追逐的热点

  电动汽车无疑是时下最为热门的产品之一,世界各大知名汽车生产厂商都在奋力角逐这一新鲜事物,当然国内企业也不甘落后,而电动车整车组配过程中,电机的好坏又直接决定了整车性能的高低,据专家介绍,我国电动汽车产业发展与国外差距正在拉大,其中电机的差距尤为明显。

  由于新能源汽车的发展,目前纯电动汽车所用电机市场已经成为重点销售方向,虽然很多国内企业都宣称自己拥有全产业链的科研实力,但是真正好的电机一定是需要长期的技术积累,然后才能试制、测试,最终才能走向批量生产。

  业内人士指出:国内真正有实力做新能源电机的整车企业很少,尤其是在乘用车领域,在各企业大力宣扬拥有核心自主的背景下,大家都不愿对外展示作为新能源汽车核心部件之一的电机环节仍处于受制于人的境况。

  在中国号称做新能源电机的企业很多,但是专业做新能源电机的企业很少,很多企业都是从做传统的机械、船舶等传统工业电机领域转行进入新能源驱动电机领域,几无研发、生产经验。

  虽然传统工业电机与新能源汽车电机在原理上是相通的,但是在实际制造上还是存在不小区别的。目前新能源汽车所用电机分为异步电机和永磁电机两种,前者主要用于公交、客运等商用车,而后者主要用于乘用车。

  有业内人士对记者表示,由于异步电机的转子无绕组,也无电刷,没有磁感应,功率转换效率低,构造也简单,价格也比较便宜,主要应用于大型客车;而永磁电机电机的转子有绕组,有电刷向转子供电,功率转换效率大,结构较复杂,价格也贵,主要用于对转速要求严厉的环境,比如纯电动乘用车。

  工信部网站《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》共计有35批次新能源车型,共计484款。工信部出台的车型越多,意味着电机市场越大,这对电机企业来说,是个硕大的蛋糕,面对着触手可及的诱人市场,电机生产企业是否做好了准备呢?

  在此过程中为了很多电机配套企业都是急忙上马,将传统工业电机进行简单的技术改进,当新能源汽车电机提供给整车厂。

  但在国外,生产新能源汽车电机存在着多项严格的技术指标。新能源汽车,尤其是纯电动汽车在爬坡、下坡、平坦路面、颠簸路面等不同路况行驶时,电机的输出功率不一样。国内很多电机厂仅仅是在传统工业电机的生产经验上稍加改进,完全没有考虑到新能源汽车电机的使用环境,会大大缩短使用寿命,且易造成局部过热、线路短路等危险情况。

  既然都意识到电动汽车电机今后将有广阔的市场,何不严格的从电机的研发、试验、投产进行把控,尽早进行基础性研究,静下心来从零做起,真正形成电动汽车电机产业链,以健全的姿态面对触手可得的机遇。

  稀土材料或将被替代

  在元素周期表上,镝(Dy)和钕(Nd)的确是不被常人所熟知的元素,这两种元素均是来自稀土矿中的稀有金属元素。就如同其名字所暗示的那样,可供开采的镝矿和钕矿非常稀少。

  自上世纪70年代初期稀土永磁电机出现后,由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力(特别是高内禀矫顽力),使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点,成为新能源汽车电机行业重要发展方向,被各国看好。

  中国是全球稀土的主要产地,其产量占世界供应量的95%左右,这在其它国家来看中国垄断了稀土市场,所以,发明一种不需要镝和钕的电动机将会有很大的利润。

  开关磁阻式电动机恰恰不依赖稀土资源,电动机的结构设计推陈出新,由性能强大、可快速转换的半导体芯片构成,操控磁阻电动机的电控系统运行更为精密,开关磁阻式电动机由此获得了新生。

  据了解,开关磁阻式电动机与普通电动机的主要区别在于是否使用永久磁铁。对普通的直流电动机而言,其由两部分组成:运动的转子和固定的定子。定子通常做外壳,永久磁钢安装在定子内。转子运行于电机外壳内,其上环绕着铜线绕组,作为电磁体。线圈内电流周期性换向,电机因此运行。线圈电流换向导致电磁体极性转换,转子在永久磁场和旋转的电磁场之间的推力和拉力的作用下旋转运行。

  普通电动机通过旋转开关即换向器实现电流换向:换向器上的导条与碳刷接触,转子旋转时导电条在碳刷下方运行,线圈绕组经由导电条连接电刷通电。尽管现代化的电动机使用了电子控制系统来代替换向器,但其基本的运行原理与换向器一样。

  开关磁阻式电动机与传统电动机的换向原理是一致的,但其除了没有电刷以外,还不需要永久磁铁,也不需要使用稀土等类似的材料。这都是因为在工作原理上开关磁阻式电动机采用了最小磁阻原理。

  磁阻和电阻比较类似。正如电流会沿着最小的电阻路径流通,而磁通(即磁力线)也会选择最小磁阻的磁路。铁恰是又便宜又好的低磁阻材料。

  比如说将其应用与电动车当中,当电动车在高速行驶中,开关磁阻式电动机不像永磁铁电动机那样快的失去扭矩,这对超车加速过程有利。在发动机失灵时候,也更加安全。对于永磁铁电动机来说,如果失去动力,转速会迅速下降,将会造成不可预期的刹车后果,而且也会损伤发动机。与之形成鲜明对比的是,开关磁阻式电动机在失去动力的时候将会靠惯性滑行。

  除此之外,与电动车内的永磁铁电动机一样,开关磁阻式电动机制动减速过程中也可充当发电机。基本上,发电机将运动转化为电,而电动机正好相反将电转化为运动。电动机断电减速时所发的电恰好可补充电动机在刹车时电池所耗费的能量具有这么多的优势,不难想象,更高效的开关磁阻式电动机很快就将出现。虽然这并不意味着该设计可以马上商业化,但起码对于镝和钕元素的需求会有显着下降,而对于稀土这一贵金属的依赖逐渐减少或许将有更多的材料替换方案出现在我们的事业当中,对于新材料以及新技术的不断追求能更为切实的刺激电机行业的发展,如此看来,何不取而代之。

  高温超导电机或将大行其道

  高温超导材料在低温环境下具有零电阻特性,其载流能力远远优于普通铜导线,采用超导材料的电机与常规电机相比,具有重量轻、体积小、效率高、噪音小、易维护、操作灵活、单机极限容量大等优点,大容量高温超导电机体积和重量分别为常规电机的二分之一和三分之一。

  高温超导应用技术是21世纪重大高新技术,逐步将高温超导电机技术推广运用到电气传动和发电领域,实现该领域的新变革。高温超导电机作为船舶电力推进和风力发电的重要研究方向,近年来成为高温超导应用领域的研究热点,随着高温超导材料技术的不断发展,超导电机技术在工程化应用,都将产生显着的经济和社会效益。

  2012年7月,中国第一台兆瓦级高温超导电动机研制成功,中船重工七一二所研制的兆瓦级高温超导电机实现满负载稳定运行,标志着我国首台兆瓦级高温超导电机研制成功,成为国际上少数几个掌握高温超导电机关键技术的国家之一。

  正常情况下,电子在金属中运动时,会发生能量损耗,即有电阻。而超导状态下,电子能毫无羁绊地前行。高温超导是指材料在某个相对较高的临界温度,电阻突降至零。

  上世纪80年代,高温超导技术取得零的突破。此后,美、德等国耗巨资研发高温超导电动机,并在本世纪初先后研制成功。

  鉴于高温超导电机的体积只有普通电机的二分之一,重量只有其三分之一,噪音也小得多。使用高温超导电机后,可节约空间,缩小尺寸,减轻重量,减少油耗,对于其技术的掌握以及应用,很大程度上来说电机行业新材料的应用以及电机设计方面都有着重要的意义,如果能将其合理的应用于电机生产过程中,或许今后的电机不论从体积以及外观同时还有性能上都将不可小觑。

  自动化生产或将在业界普及

  廉价劳动力一直是中国制造业赖以高速增长的基础,但最新人口普查数据显示,中国人口红利窗口或将在未来三年关闭,其中劳动力的主力军,年龄在25-34岁的人口将出现较大幅度的下降。

  已经到来的用工短缺和劳动力成本上涨的压力,使得中国制造业优势渐渐消失,而对于电机行业来说,这一劳动密集型生产模式所遭受到的人力成本上涨以及用工短缺很大程度上降低了电机产品的附加值,同时生产精度无法保证也从另一个方面制约了电机产品的价值量。

  面对这种状况,工业自动化的应用显得颇为重要。

  作为制造大国,中国的制造业涵盖领域很广,对自动化产品的需求是多样化的。随着用工成本上升,一些大企业掀起使用工业机器人的风潮。公开资料显示,2009年,比亚迪公司耗资数亿元引进了13台ABB喷涂机器人,可全自动完成整个车身的油漆喷涂工作,油漆膜厚误差控制在2微米以内,涂料的用量可减少30%左右。富士康今年开始减少招工,据说是因为大量使用机器人替代人工。富士康董事长郭台铭曾表示,公司将增加生产线上的机器人数量以完成简单重复的工作。

  目前,工业机器机器人市场发展广阔,据IFR统计,中国将会在2014年成为工业机器人全球需求量最大的国家。这不仅给民族工业机器人企业带来机遇的同时,也带来挑战。谁能够抢占装备至高点,谁便能得工业机器人天下,借助机器人的高效率,高精度生产,其运用到电机生产过程中无疑将带来全新的生产体验。

  另一方面,电机部件以及铸件的生产过程中越来越多自动化因素的渗入也会很大程度上拉升电机行业的生产水平,智能控制机床以及自动化控制系统的应用,不仅减少了用工成本,同时也提高了生产效率。

  不难想象,机器人的加入,智能生产设备的稳固运行都将为中小电机的生产过程带来全新的变革,对于生产设备的更新将成为电机生产企业今后追逐的又一热点,同时也将成为企业制胜的一大利器,或许以后谈及电机生产,人们想到的是一台台忙碌的机器人装配工,以及飞速运转的智能机床。

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