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電機(jī)“拳頭”打向何處

http://casecurityhq.com 2013-05-07 10:51 來源:電氣中國

   談及中小電機(jī),聯(lián)想到的往往是笨重的鑄鐵殼、簡單的定轉(zhuǎn)子組合、眾多工人熟練地繞線工作、“白菜”般的銷售價(jià)格以及高能耗用電大戶。

   新的年份何不試著發(fā)散思維,想想中小電機(jī)將會在今后的日子里有什么發(fā)展可能?是否低能效電機(jī)將在今年徹底退出市場?傳統(tǒng)電機(jī)材料是否將在今年被新材料全面替代?電機(jī)市場格局是否被打破……

   我們不妨開始發(fā)現(xiàn)中小電機(jī)發(fā)展的各種可能。

   低能效電機(jī)或?qū)氐淄顺?/strong>

  2013年1月30日召開的國務(wù)院常務(wù)會議,研究部署了控制能源消費(fèi)總量工作,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,能源總量控制實(shí)質(zhì)上是通過能源約束來推動發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。目前,整個(gè)能源消費(fèi)量中70%是由工業(yè)所消費(fèi),所以工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級以及大力推進(jìn)工業(yè)節(jié)能是關(guān)鍵。

  據(jù)數(shù)據(jù)顯示,我國電機(jī)年用電量已超過2萬億千瓦時(shí),約占全國用電量的60%和工業(yè)用電量的80%,高效電機(jī)推廣顯得格外重要;另一方面, 中國電機(jī)出口具有廣闊的商機(jī),現(xiàn)在歐美等發(fā)達(dá)國家從事傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)越來越少,中國的電機(jī)企業(yè)就有可能成為他們的進(jìn)口商。但是,笨重大型的電機(jī)并不受歐美等發(fā)達(dá)國家所歡迎。國外的電機(jī)都朝著輕便、簡約化發(fā)展,我國的大型高效電機(jī)出口是沒有優(yōu)勢的。中國的電機(jī)企業(yè)應(yīng)該增加電機(jī)制造的國際競爭力。

  雖然我國已成為電機(jī)制造大國,掌握了高效及超高效節(jié)能電機(jī)生產(chǎn)技術(shù),但從整體看,行業(yè)競爭力仍然較弱。電機(jī)用量大、能效水平低,制約了我國國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

  隨著“十二五”提出大力發(fā)展七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),而電機(jī)產(chǎn)業(yè)作為節(jié)能環(huán)保、新能源、新能源汽車、高端裝備制造業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),必然受到國家政策的大力支持。代表節(jié)能環(huán)保的高效電機(jī)推廣力度不斷加大。

  與此同時(shí),我國一直在積極研究出臺推廣高效電機(jī)的激勵(lì)政策。為了促進(jìn)高效電機(jī)的推廣,國家從2010年6月開始對高效電機(jī)實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼;為了完成2011年度推廣3177萬千瓦高效電機(jī)的目標(biāo),當(dāng)年3月提高補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn); 2012年,工信部出臺了工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能“十二五”規(guī)劃,在此規(guī)劃中,把IE2的增長目標(biāo)定在2015年整個(gè)IE2的電機(jī)將會達(dá)到整個(gè)電機(jī)市場的80%以上。而GB18613-2012《中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施更是將高效電機(jī)推廣推向了新的起點(diǎn),隨之而來的是低能效電機(jī)的退出。

  與此同時(shí),相關(guān)部門還發(fā)布了多批次《高耗能落后機(jī)電設(shè)備(產(chǎn)品)淘汰目錄》,以推動淘汰落后機(jī)電設(shè)備的進(jìn)度。

  不難看出,國家正是采用補(bǔ)貼和強(qiáng)制相結(jié)合的方式,不斷提升電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)高效節(jié)能電機(jī)市場的發(fā)展。

  綜合國內(nèi)外電機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢和市場需求,大型電機(jī)應(yīng)走系統(tǒng)化節(jié)能的路線,即對整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和改造,比如增加變頻器等,就可以使節(jié)能效果非常明顯;小型電機(jī)則是堅(jiān)定地推行高效電機(jī)的路線,因?yàn)樾∪萘侩姍C(jī)適當(dāng)增加材料用量很容易提高電機(jī)效率。我國的電機(jī)企業(yè)不能只為了國家的補(bǔ)貼,而忽視中小電機(jī)的發(fā)展。

  因此,有專家建議,除了做好補(bǔ)貼工作外,還應(yīng)建立高效電機(jī)推廣的新機(jī)制。既從生產(chǎn)端入手,也從需求端著眼,多種手段推廣發(fā)展高效電機(jī)。

  通過良好的補(bǔ)貼形式以及嚴(yán)格的退出機(jī)制,同時(shí)加以有效的第三方檢測,同時(shí)拓展海外市場,低能效電機(jī)或?qū)⒑芸鞆闹行‰姍C(jī)市場中銷聲匿跡。

  電動車電機(jī)或?qū)⒊蔀槠髽I(yè)追逐的熱點(diǎn)

        電動汽車無疑是時(shí)下最為“熱門”的產(chǎn)品之一,世界各大知名汽車生產(chǎn)廠商都在奮力角逐這一“新鮮事物”,當(dāng)然國內(nèi)企業(yè)也不甘落后,而電動車整車組配過程中,電機(jī)的好壞又直接決定了整車性能的高低,據(jù)專家介紹,我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國外差距正在拉大,其中電機(jī)的差距尤為明顯。

  由于新能源汽車的發(fā)展,目前純電動汽車所用電機(jī)市場已經(jīng)成為重點(diǎn)銷售方向,雖然很多國內(nèi)企業(yè)都宣稱自己擁有全產(chǎn)業(yè)鏈的科研實(shí)力,但是真正好的電機(jī)一定是需要長期的技術(shù)積累,然后才能試制、測試,最終才能走向批量生產(chǎn)。

  業(yè)內(nèi)人士指出:“國內(nèi)真正有實(shí)力做新能源電機(jī)的整車企業(yè)很少,尤其是在乘用車領(lǐng)域,在各企業(yè)大力宣揚(yáng)擁有核心自主的背景下,大家都不愿對外展示作為新能源汽車核心部件之一的電機(jī)環(huán)節(jié)仍處于受制于人的境況。”

  在中國號稱做新能源電機(jī)的企業(yè)很多,但是專業(yè)做新能源電機(jī)的企業(yè)很少,很多企業(yè)都是從做傳統(tǒng)的機(jī)械、船舶等傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域轉(zhuǎn)行進(jìn)入新能源驅(qū)動電機(jī)領(lǐng)域,幾無研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

  雖然傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)與新能源汽車電機(jī)在原理上是相通的,但是在實(shí)際制造上還是存在不小區(qū)別的。目前新能源汽車所用電機(jī)分為異步電機(jī)和永磁電機(jī)兩種,前者主要用于公交、客運(yùn)等商用車,而后者主要用于乘用車。

  有業(yè)內(nèi)人士對記者表示,由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子無繞組,也無電刷,沒有磁感應(yīng),功率轉(zhuǎn)換效率低,構(gòu)造也簡單,價(jià)格也比較便宜,主要應(yīng)用于大型客車;而永磁電機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子有繞組,有電刷向轉(zhuǎn)子供電,功率轉(zhuǎn)換效率大,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價(jià)格也貴,主要用于對轉(zhuǎn)速要求嚴(yán)厲的環(huán)境,比如純電動乘用車。

  工信部網(wǎng)站《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型目錄》共計(jì)有35批次新能源車型,共計(jì)484款。工信部出臺的車型越多,意味著電機(jī)市場越大,這對電機(jī)企業(yè)來說,是個(gè)碩大的蛋糕,面對著“觸手可及”的誘人市場,電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)是否做好了準(zhǔn)備呢?

  在此過程中為了很多電機(jī)配套企業(yè)都是急忙上馬,將傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)進(jìn)行簡單的技術(shù)改進(jìn),當(dāng)新能源汽車電機(jī)提供給整車廠。

  但在國外,生產(chǎn)新能源汽車電機(jī)存在著多項(xiàng)嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo)。新能源汽車,尤其是純電動汽車在爬坡、下坡、平坦路面、顛簸路面等不同路況行駛時(shí),電機(jī)的輸出功率不一樣。國內(nèi)很多電機(jī)廠僅僅是在傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)上稍加改進(jìn),完全沒有考慮到新能源汽車電機(jī)的使用環(huán)境,會大大縮短使用壽命,且易造成局部過熱、線路短路等危險(xiǎn)情況。

  既然都意識到電動汽車電機(jī)今后將有廣闊的市場,何不嚴(yán)格的從電機(jī)的研發(fā)、試驗(yàn)、投產(chǎn)進(jìn)行把控,盡早進(jìn)行基礎(chǔ)性研究,“靜下心來”從零做起,真正形成電動汽車電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈,以健全的姿態(tài)面對觸手可得的機(jī)遇。

  稀土材料或?qū)⒈惶娲?/strong>

   在元素周期表上,鏑(Dy)和釹(Nd)的確是不被常人所熟知的元素,這兩種元素均是來自稀土礦中的稀有金屬元素。就如同其名字所暗示的那樣,可供開采的鏑礦和釹礦非常稀少。

  自上世紀(jì)70年代初期稀土永磁電機(jī)出現(xiàn)后,由于稀土永磁體的高磁能積和高矯頑力(特別是高內(nèi)稟矯頑力),使得稀土永磁電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、特性好等一系列優(yōu)點(diǎn),成為新能源汽車電機(jī)行業(yè)重要發(fā)展方向,被各國看好。

  中國是全球稀土的主要產(chǎn)地,其產(chǎn)量占世界供應(yīng)量的95%左右,這在其它國家來看中國“壟斷”了稀土市場,所以,發(fā)明一種不需要鏑和釹的電動機(jī)將會有很大的利潤。

  開關(guān)磁阻式電動機(jī)恰恰不依賴稀土資源,電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)推陳出新,由性能強(qiáng)大、可快速轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體芯片構(gòu)成,操控磁阻電動機(jī)的電控系統(tǒng)運(yùn)行更為精密,開關(guān)磁阻式電動機(jī)由此獲得了新生。

  據(jù)了解,開關(guān)磁阻式電動機(jī)與普通電動機(jī)的主要區(qū)別在于是否使用永久磁鐵。對普通的直流電動機(jī)而言,其由兩部分組成:運(yùn)動的轉(zhuǎn)子和固定的定子。定子通常做外殼,永久磁鋼安裝在定子內(nèi)。轉(zhuǎn)子運(yùn)行于電機(jī)外殼內(nèi),其上環(huán)繞著銅線繞組,作為電磁體。線圈內(nèi)電流周期性換向,電機(jī)因此運(yùn)行。線圈電流換向?qū)е码姶朋w極性轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)子在永久磁場和旋轉(zhuǎn)的電磁場之間的推力和拉力的作用下旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

  普通電動機(jī)通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)即換向器實(shí)現(xiàn)電流換向:換向器上的導(dǎo)條與碳刷接觸,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)電條在碳刷下方運(yùn)行,線圈繞組經(jīng)由導(dǎo)電條連接電刷通電。盡管現(xiàn)代化的電動機(jī)使用了電子控制系統(tǒng)來代替換向器,但其基本的運(yùn)行原理與換向器一樣。

  開關(guān)磁阻式電動機(jī)與傳統(tǒng)電動機(jī)的換向原理是一致的,但其除了沒有電刷以外,還不需要永久磁鐵,也不需要使用稀土等類似的材料。這都是因?yàn)樵诠ぷ髟砩祥_關(guān)磁阻式電動機(jī)采用了最小磁阻原理。

  磁阻和電阻比較類似。正如電流會沿著最小的電阻路徑流通,而磁通(即磁力線)也會選擇最小磁阻的磁路。鐵恰是又便宜又好的低磁阻材料。

  比如說將其應(yīng)用與電動車當(dāng)中,當(dāng)電動車在高速行駛中,開關(guān)磁阻式電動機(jī)不像永磁鐵電動機(jī)那樣快的失去扭矩,這對超車加速過程有利。在發(fā)動機(jī)失靈時(shí)候,也更加安全。對于永磁鐵電動機(jī)來說,如果失去動力,轉(zhuǎn)速會迅速下降,將會造成不可預(yù)期的剎車后果,而且也會損傷發(fā)動機(jī)。與之形成鮮明對比的是,開關(guān)磁阻式電動機(jī)在失去動力的時(shí)候?qū)繎T性滑行。

  除此之外,與電動車內(nèi)的永磁鐵電動機(jī)一樣,開關(guān)磁阻式電動機(jī)制動減速過程中也可充當(dāng)發(fā)電機(jī)?;旧?,發(fā)電機(jī)將運(yùn)動轉(zhuǎn)化為電,而電動機(jī)正好相反將電轉(zhuǎn)化為運(yùn)動。電動機(jī)斷電減速時(shí)所發(fā)的電恰好可補(bǔ)充電動機(jī)在剎車時(shí)電池所耗費(fèi)的能量具有這么多的優(yōu)勢,不難想象,更高效的開關(guān)磁阻式電動機(jī)很快就將出現(xiàn)。雖然這并不意味著該設(shè)計(jì)可以馬上商業(yè)化,但起碼對于鏑和釹元素的需求會有顯著下降,而對于稀土這一“貴”金屬的依賴逐漸減少或許將有更多的材料替換方案出現(xiàn)在我們的事業(yè)當(dāng)中,對于新材料以及新技術(shù)的不斷追求能更為切實(shí)的刺激電機(jī)行業(yè)的發(fā)展,如此看來,何不取而代之。

  高溫超導(dǎo)電機(jī)或?qū)?ldquo;大行其道”

  高溫超導(dǎo)材料在低溫環(huán)境下具有零電阻特性,其載流能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通銅導(dǎo)線,采用超導(dǎo)材料的電機(jī)與常規(guī)電機(jī)相比,具有重量輕、體積小、效率高、噪音小、易維護(hù)、操作靈活、單機(jī)極限容量大等優(yōu)點(diǎn),大容量高溫超導(dǎo)電機(jī)體積和重量分別為常規(guī)電機(jī)的二分之一和三分之一。

  高溫超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)是21世紀(jì)重大高新技術(shù),逐步將高溫超導(dǎo)電機(jī)技術(shù)推廣運(yùn)用到電氣傳動和發(fā)電領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域的新變革。高溫超導(dǎo)電機(jī)作為船舶電力推進(jìn)和風(fēng)力發(fā)電的重要研究方向,近年來成為高溫超導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),隨著高溫超導(dǎo)材料技術(shù)的不斷發(fā)展,超導(dǎo)電機(jī)技術(shù)在工程化應(yīng)用,都將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

  2012年7月,中國第一臺兆瓦級高溫超導(dǎo)電動機(jī)研制成功,中船重工七一二所研制的兆瓦級高溫超導(dǎo)電機(jī)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行,標(biāo)志著我國首臺兆瓦級高溫超導(dǎo)電機(jī)研制成功,成為國際上少數(shù)幾個(gè)掌握高溫超導(dǎo)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的國家之一。

  正常情況下,電子在金屬中運(yùn)動時(shí),會發(fā)生能量損耗,即有電阻。而超導(dǎo)狀態(tài)下,電子能毫無羈絆地前行。高溫超導(dǎo)是指材料在某個(gè)相對較高的臨界溫度,電阻突降至零。

  上世紀(jì)80年代,高溫超導(dǎo)技術(shù)取得“零”的突破。此后,美、德等國耗巨資研發(fā)高溫超導(dǎo)電動機(jī),并在本世紀(jì)初先后研制成功。

  鑒于高溫超導(dǎo)電機(jī)的體積只有普通電機(jī)的二分之一,重量只有其三分之一,噪音也小得多。使用高溫超導(dǎo)電機(jī)后,可節(jié)約空間,縮小尺寸,減輕重量,減少油耗,對于其技術(shù)的掌握以及應(yīng)用,很大程度上來說電機(jī)行業(yè)新材料的應(yīng)用以及電機(jī)設(shè)計(jì)方面都有著重要的意義,如果能將其合理的應(yīng)用于電機(jī)生產(chǎn)過程中,或許今后的電機(jī)不論從體積以及外觀同時(shí)還有性能上都將不可小覷。

  自動化生產(chǎn)或?qū)⒃跇I(yè)界普及

  廉價(jià)勞動力一直是中國制造業(yè)賴以高速增長的基礎(chǔ),但最新人口普查數(shù)據(jù)顯示,中國“人口紅利窗口”或?qū)⒃谖磥砣觋P(guān)閉,其中勞動力的主力軍,年齡在25-34歲的人口將出現(xiàn)較大幅度的下降。

  已經(jīng)到來的用工短缺和勞動力成本上漲的壓力,使得中國制造業(yè)優(yōu)勢漸漸消失,而對于電機(jī)行業(yè)來說,這一勞動密集型生產(chǎn)模式所遭受到的人力成本上漲以及用工短缺很大程度上降低了電機(jī)產(chǎn)品的附加值,同時(shí)生產(chǎn)精度無法保證也從另一個(gè)方面制約了電機(jī)產(chǎn)品的價(jià)值量。

  面對這種狀況,工業(yè)自動化的應(yīng)用顯得頗為重要。

  作為制造大國,中國的制造業(yè)涵蓋領(lǐng)域很廣,對自動化產(chǎn)品的需求是多樣化的。隨著用工成本上升,一些大企業(yè)掀起使用工業(yè)機(jī)器人的風(fēng)潮。公開資料顯示,2009年,比亞迪公司耗資數(shù)億元引進(jìn)了13臺ABB噴涂機(jī)器人,可全自動完成整個(gè)車身的油漆噴涂工作,油漆膜厚誤差控制在2微米以內(nèi),涂料的用量可減少30%左右。富士康今年開始減少招工,據(jù)說是因?yàn)榇罅渴褂脵C(jī)器人替代人工。富士康董事長郭臺銘曾表示,公司將增加生產(chǎn)線上的機(jī)器人數(shù)量以完成簡單重復(fù)的工作。

  目前,工業(yè)機(jī)器機(jī)器人市場發(fā)展廣闊,據(jù)IFR統(tǒng)計(jì),中國將會在2014年成為工業(yè)機(jī)器人全球需求量最大的國家。這不僅給民族工業(yè)機(jī)器人企業(yè)帶來機(jī)遇的同時(shí),也帶來挑戰(zhàn)。誰能夠搶占裝備至高點(diǎn),誰便能得工業(yè)機(jī)器人天下,借助機(jī)器人的高效率,高精度生產(chǎn),其運(yùn)用到電機(jī)生產(chǎn)過程中無疑將帶來全新的生產(chǎn)體驗(yàn)。

  另一方面,電機(jī)部件以及鑄件的生產(chǎn)過程中越來越多自動化因素的滲入也會很大程度上拉升電機(jī)行業(yè)的生產(chǎn)水平,智能控制機(jī)床以及自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅減少了用工成本,同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。

  不難想象,機(jī)器人的加入,智能生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)固運(yùn)行都將為中小電機(jī)的生產(chǎn)過程帶來全新的變革,對于生產(chǎn)設(shè)備的更新將成為電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)今后追逐的又一熱點(diǎn),同時(shí)也將成為企業(yè)制勝的一大利器,或許以后談及電機(jī)生產(chǎn),人們想到的是一臺臺忙碌的機(jī)器人裝配工,以及飛速運(yùn)轉(zhuǎn)的智能機(jī)床。

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