我國電機發展的歷史與現狀
2014/3/3 21:37:11點擊：
一、 我國電機的發展史
1、我國大功率電機的發展
中國電機的生產和應用起步很晚，但發展很快。
中國在文化大革命中已經生產和應用，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川都生產，而且都在各行業使用，驅動電路所有半導體器件都是完全國產化的，當時是全分立元器件構成的邏輯運算電路，還有電容耦合輸入的計數器，觸發器，環形分配器。中等耐壓的大功率半導體器件也完全國產化。當時應用最多的是線切割機，都是快走絲的。線切割機的X-Y平臺絲桿就用步進電動機驅動。當時的圖紙是全國公開，給個曬藍圖的費用就行了。
隨著改革開放政策方針的實施，80年代我國電機發展很迅速。
步進電機的細分控制，在改革開放初期，國內就已經基本掌握，這與交流電動機的矢量控制相比，難度要低得多。在衛星、雷達等應用場合，中國在文化大革命后期，就生產了力矩電機，就生產了環形力矩電機。
我國直線電機的研究和應用發展是從20世紀70年代初開始的。1972年，浙江大學在國內首先翻譯了一本《直線感應電動機》譯文集，后由科學出版社出版發行，爾后，上海大學、上海電機廠、中科院電工所等又編譯了一些直線電機的書籍并出版，近兩年來，浙江大學又連續出版了3本直線電機著作，國內開展直線電機應用研究的單位主要有：中科院電工所、西安交通大學、浙江大學、上海大學、太原工業大學、焦作礦業學院等。主要成果有工廠行車、電磁錘、沖壓機、摩擦壓力機、磁分選機、玻璃攪拌、拉伸機、送料機、粒子加速器、郵政分揀機、礦山運輸系統、計算機磁盤定位系統、自動繪圖儀、直線電機驅動遙控（電動）窗簾機、直線電機驅動門、炒茶機等，我國直線電機研究雖然也取得了一些成績，但也國外相比，其推廣應用方面尚存在很大差距，目前，國內不少研究單應已越來越注意到這點。
90年代至今，我國的大功率電機已在重工業上應用很廣，技術相對成熟。
2、小功率電機的發展
我國小功率電機產業經過40多年的發展，特別是改革開放20多年以來的快速發展，取得了長足進步。
小功率電機產業在我國的發展分兩個階段。第一階段，順應我國家電業發展的需要，應用于風扇、空調器、冰箱、洗衣機、排油煙機、小家電、保健器具等產品的小功率電機，國內企業通過技術引進、設備引進吸收，已縮小了同發達國家的差距，部分產品的技術水平已達到國際先進水平，企業具有了很強的自主研發能力、自主知識產權，也形成了一些具有廣泛市場知名度的產品品牌。電機產品在自身大量出口歐美等國際市場的同時也隨著風扇、空調器等家電主機產品暢銷國際市場，成為我國機電出口業務的主要部分。第二階段，隨著汽車工業的快速發展，車用小功率電機的需求也迅速增長，帶動了以永磁直流和無刷直流電機為主體的車用功能型小功率電機的興起。
二、 我電機發展現狀
目前，我國大大小小的電機廠上千家，盡管企業數量龐大，但相當一批是小型企業。專家指出，由于生產廠家多、產量大，形成了互相搶占市場壓價競爭局面。產品質量參差不齊、相互壓價競爭、行業利潤微薄等現象，已成為影響電機企業生存和發展的主要原因。
電機本身是勞動密集型產品，達不到一定產量規模很難產生效益，所以行業利潤十分微薄。據了解，即使在一些效益比較好的企業，去年的純利潤也達不到5%。同時，由于大部分小企業生產工藝不過關，電機行業還存在大量產品質量不合格的現象。據調查，我國電機企業的廢品、次品、返修品等不良損失平均在10%左右，而國外工業發達國家的電機企業不合格水平一般為0.3%。
近幾年來，我國的電機行業也涌現了一批產量規模大，產品水平、質量好，技術裝備先進的企業。但是，還沒有哪一家的產品份額能在國內市場上占到統治地位。中小電機至今還沒有形成具有國際影響力的品牌。電機行業亟需重新整合、優勝劣汰，這已成為電機行業的發展趨勢。專家指出，電機行業雖然是一個老傳統工業，然而各行各業配套電機不可缺少。而且，一些較大的電機企業占地面積大，所處地段好，收購兼并后，將會給收購者帶來非常豐厚的效益和財源。電機行業掀起了一股購并熱潮。博山水泵廠收購博山電機廠，美的集團控股清江電機廠，浙江臥龍公司控股湖北電機廠，浙江金龍公司兼并湖南常德電機廠……一批新鮮血液注入了古老的電機行業。業內人士認為，這些被收購兼并的企業原來大多是國有企業，產品生產有一定的裝備基礎和技術力量。被收購兼并后，注入了流動資金，經營體制也由國企一套改變為民營機制，這樣一來，產量規模擴大了，機制靈活了，企業效益也上去此外，許多境外企業也紛紛到中國投建獨資和合資企業。美國喬丹集團收購廣東順德電機廠、日本東芝公司新建大連東芝電機廠、香港德豐公司控股上海日用電機廠、臺灣東元公司在昆山和無錫分別新建電機廠，并將控股江西四通電機廠，臺灣大同公司在上海松江新建電機廠等。顯然，這些境外公司在收購和新建工廠的同時，也帶來了資金、先進的技術和管理經驗；同時，由于企業的產品絕大部分都是出口外銷，使我國電機出口量大增。無疑，國內企業的兼并重組和外資企業的進入，促進了電機行業結構的進一步優化，同時也促進了行業的發展和技術進步。聯合開發新品事半功倍一直以來，我國中小型電機產品存在著產品結構不合理，技術含量不高的問題。雖然，我國電機出口額和進口額基本相當，然而出口與進口的產品數量相差很大，國家每年要花去大量外匯進口許多國內急需的派生、專用系列電機產品。
專家指出，在結構和品種方面，由于節約能源的需要和滿足新型產業產品配套的需求，特殊專用派生系列產品將會有更大的發展。如高效永磁同步電動機，與可再生能源和風能、太陽能、潮汐能、燃氣等新能源發電配套的發電機都將得到快速發展。另外，中型高低壓電動機、高壓大功率潛水電泵需要量也急速增長。
三、 我國電機未來發展趨勢
由于能源和環境問題的日顯重要，對于工業領域中的主要動力設備—中小型異步電機，國外出現了更高效率的所謂“超高效率電機”。在我國也有必要考慮超高效率電機的發展和應用。
1、超高效率電機的節能潛力和經濟效益
根據國內外調查，工業領域電機年平均運行時間約在3000h左右，但在石油、化工、造紙、冶金、電力等行業，電機年運行時間往往超過6000h。對于這些運行時間長的場合，如采用超高效率電機將會對能源節約帶來更顯著的效果。我國2003年的發電量為l8500億kwh。由于發電量的50％通過電機傳遞，而三相異步電機占90％，其中一般用途的Y系列電機又占70％，因此Y系列電機將傳遞31．5％的總電能，即5800億kwh。若這些電機全部換成高效率電機，也即效率提高2．75個百分點、損耗平均下降20％左右，則每年可節約電能160億kwh[3]。如果考慮其中的30％的電機運行在6000h以上的場合，將這部分電機改用超高效率電機，也即效率再提高I．5～2個百分點，損耗平均下降15％左右，則可再節約電能46億kwh，相應可再節約170萬t標煤，約合240萬t原煤．并可再節約一座100萬kw電站的投資建設。
2、應用超高效電機對于使用者在經濟上也是頗為有利的。
買一臺超高效電機，雖然買的時候要貴一點，但是電機生命周期是幾年、甚至幾十年。一旦長期用下來對于使用者在經濟上也是頗為有利的。
3、 降低損耗、提高效率途徑
超高效率電機的制造除了增加硅鋼片和銅線的用量以及縮小風扇尺寸等措施外，還必須在新的材料的應用、電機制造工藝及優化設計等方面采取措施，以降低制造費用急劇增加的壓力以及滿足電機結構空間尺寸的限制。
英國Brook Hansen公司與鋼廠合作，研制成功一種新的牌號為Polycor 420的電工鋼片。一般電工鋼片經加工成鐵心壓裝入機座后，鐵耗大幅度增加，而由該鋼片制成的電機，鐵耗在加工前后變化不大。圖4給出了該公司在一臺22kw電機上用不同磁性材料所做的對比試驗。
日本東芝公司為美國高效率電機和超高效率電機的主要供貨商之一。該公司聲稱由于制造工藝的改進和采用新材料，使高效率電機的成本下降了30％。所采取的措施包括：應用特殊的下線工具，提高定子槽滿率，增加銅線的截面積，提高制造精度，縮短氣隙長度，從而減小勵磁電流及其所引起的銅耗；采用轉子槽絕緣工藝，從而降低雜散損耗；采用激光鐵心疊壓工具，從而使鐵耗下降。
這對提高電機的效率也頗為有利。
4、小結
在我國能源供應日益緊迫的情況下，對于一些長期連續運行、負荷率較高的場合，采用更高效率的電機在節約能源上是頗為有效的，同時在經濟上也是合理的。
為了促進電機節能事業的發展，建議對現行的電機能效標準進行修訂：將電機能效標準分成3個等級，最低等級為目前的高效率電機水平，高等級指標即為目前的超高效率電機水平，以使能較大幅度地減少我國電機系統的能源消耗。另外，為了促進《超高效率電機》的發展，不僅要增加有效材料(硅鋼片和銅線)的用量，而且要在電機制造工藝、新材料應用及優化設計等方面采取措施，從而降低制造成本．以利于推廣應用。
1、我國大功率電機的發展
中國電機的生產和應用起步很晚，但發展很快。
中國在文化大革命中已經生產和應用，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川都生產，而且都在各行業使用，驅動電路所有半導體器件都是完全國產化的，當時是全分立元器件構成的邏輯運算電路，還有電容耦合輸入的計數器，觸發器，環形分配器。中等耐壓的大功率半導體器件也完全國產化。當時應用最多的是線切割機，都是快走絲的。線切割機的X-Y平臺絲桿就用步進電動機驅動。當時的圖紙是全國公開，給個曬藍圖的費用就行了。
隨著改革開放政策方針的實施，80年代我國電機發展很迅速。
步進電機的細分控制，在改革開放初期，國內就已經基本掌握，這與交流電動機的矢量控制相比，難度要低得多。在衛星、雷達等應用場合，中國在文化大革命后期，就生產了力矩電機，就生產了環形力矩電機。
我國直線電機的研究和應用發展是從20世紀70年代初開始的。1972年，浙江大學在國內首先翻譯了一本《直線感應電動機》譯文集，后由科學出版社出版發行，爾后，上海大學、上海電機廠、中科院電工所等又編譯了一些直線電機的書籍并出版，近兩年來，浙江大學又連續出版了3本直線電機著作，國內開展直線電機應用研究的單位主要有：中科院電工所、西安交通大學、浙江大學、上海大學、太原工業大學、焦作礦業學院等。主要成果有工廠行車、電磁錘、沖壓機、摩擦壓力機、磁分選機、玻璃攪拌、拉伸機、送料機、粒子加速器、郵政分揀機、礦山運輸系統、計算機磁盤定位系統、自動繪圖儀、直線電機驅動遙控（電動）窗簾機、直線電機驅動門、炒茶機等，我國直線電機研究雖然也取得了一些成績，但也國外相比，其推廣應用方面尚存在很大差距，目前，國內不少研究單應已越來越注意到這點。
90年代至今，我國的大功率電機已在重工業上應用很廣，技術相對成熟。
2、小功率電機的發展
我國小功率電機產業經過40多年的發展，特別是改革開放20多年以來的快速發展，取得了長足進步。
小功率電機產業在我國的發展分兩個階段。第一階段，順應我國家電業發展的需要，應用于風扇、空調器、冰箱、洗衣機、排油煙機、小家電、保健器具等產品的小功率電機，國內企業通過技術引進、設備引進吸收，已縮小了同發達國家的差距，部分產品的技術水平已達到國際先進水平，企業具有了很強的自主研發能力、自主知識產權，也形成了一些具有廣泛市場知名度的產品品牌。電機產品在自身大量出口歐美等國際市場的同時也隨著風扇、空調器等家電主機產品暢銷國際市場，成為我國機電出口業務的主要部分。第二階段，隨著汽車工業的快速發展，車用小功率電機的需求也迅速增長，帶動了以永磁直流和無刷直流電機為主體的車用功能型小功率電機的興起。
二、 我電機發展現狀
目前，我國大大小小的電機廠上千家，盡管企業數量龐大，但相當一批是小型企業。專家指出，由于生產廠家多、產量大，形成了互相搶占市場壓價競爭局面。產品質量參差不齊、相互壓價競爭、行業利潤微薄等現象，已成為影響電機企業生存和發展的主要原因。
電機本身是勞動密集型產品，達不到一定產量規模很難產生效益，所以行業利潤十分微薄。據了解，即使在一些效益比較好的企業，去年的純利潤也達不到5%。同時，由于大部分小企業生產工藝不過關，電機行業還存在大量產品質量不合格的現象。據調查，我國電機企業的廢品、次品、返修品等不良損失平均在10%左右，而國外工業發達國家的電機企業不合格水平一般為0.3%。
近幾年來，我國的電機行業也涌現了一批產量規模大，產品水平、質量好，技術裝備先進的企業。但是，還沒有哪一家的產品份額能在國內市場上占到統治地位。中小電機至今還沒有形成具有國際影響力的品牌。電機行業亟需重新整合、優勝劣汰，這已成為電機行業的發展趨勢。專家指出，電機行業雖然是一個老傳統工業，然而各行各業配套電機不可缺少。而且，一些較大的電機企業占地面積大，所處地段好，收購兼并后，將會給收購者帶來非常豐厚的效益和財源。電機行業掀起了一股購并熱潮。博山水泵廠收購博山電機廠，美的集團控股清江電機廠，浙江臥龍公司控股湖北電機廠，浙江金龍公司兼并湖南常德電機廠……一批新鮮血液注入了古老的電機行業。業內人士認為，這些被收購兼并的企業原來大多是國有企業，產品生產有一定的裝備基礎和技術力量。被收購兼并后，注入了流動資金，經營體制也由國企一套改變為民營機制，這樣一來，產量規模擴大了，機制靈活了，企業效益也上去此外，許多境外企業也紛紛到中國投建獨資和合資企業。美國喬丹集團收購廣東順德電機廠、日本東芝公司新建大連東芝電機廠、香港德豐公司控股上海日用電機廠、臺灣東元公司在昆山和無錫分別新建電機廠，并將控股江西四通電機廠，臺灣大同公司在上海松江新建電機廠等。顯然，這些境外公司在收購和新建工廠的同時，也帶來了資金、先進的技術和管理經驗；同時，由于企業的產品絕大部分都是出口外銷，使我國電機出口量大增。無疑，國內企業的兼并重組和外資企業的進入，促進了電機行業結構的進一步優化，同時也促進了行業的發展和技術進步。聯合開發新品事半功倍一直以來，我國中小型電機產品存在著產品結構不合理，技術含量不高的問題。雖然，我國電機出口額和進口額基本相當，然而出口與進口的產品數量相差很大，國家每年要花去大量外匯進口許多國內急需的派生、專用系列電機產品。
專家指出，在結構和品種方面，由于節約能源的需要和滿足新型產業產品配套的需求，特殊專用派生系列產品將會有更大的發展。如高效永磁同步電動機，與可再生能源和風能、太陽能、潮汐能、燃氣等新能源發電配套的發電機都將得到快速發展。另外，中型高低壓電動機、高壓大功率潛水電泵需要量也急速增長。
三、 我國電機未來發展趨勢
由于能源和環境問題的日顯重要，對于工業領域中的主要動力設備—中小型異步電機，國外出現了更高效率的所謂“超高效率電機”。在我國也有必要考慮超高效率電機的發展和應用。
1、超高效率電機的節能潛力和經濟效益
根據國內外調查，工業領域電機年平均運行時間約在3000h左右，但在石油、化工、造紙、冶金、電力等行業，電機年運行時間往往超過6000h。對于這些運行時間長的場合，如采用超高效率電機將會對能源節約帶來更顯著的效果。我國2003年的發電量為l8500億kwh。由于發電量的50％通過電機傳遞，而三相異步電機占90％，其中一般用途的Y系列電機又占70％，因此Y系列電機將傳遞31．5％的總電能，即5800億kwh。若這些電機全部換成高效率電機，也即效率提高2．75個百分點、損耗平均下降20％左右，則每年可節約電能160億kwh[3]。如果考慮其中的30％的電機運行在6000h以上的場合，將這部分電機改用超高效率電機，也即效率再提高I．5～2個百分點，損耗平均下降15％左右，則可再節約電能46億kwh，相應可再節約170萬t標煤，約合240萬t原煤．并可再節約一座100萬kw電站的投資建設。
2、應用超高效電機對于使用者在經濟上也是頗為有利的。
買一臺超高效電機，雖然買的時候要貴一點，但是電機生命周期是幾年、甚至幾十年。一旦長期用下來對于使用者在經濟上也是頗為有利的。
3、 降低損耗、提高效率途徑
超高效率電機的制造除了增加硅鋼片和銅線的用量以及縮小風扇尺寸等措施外，還必須在新的材料的應用、電機制造工藝及優化設計等方面采取措施，以降低制造費用急劇增加的壓力以及滿足電機結構空間尺寸的限制。
英國Brook Hansen公司與鋼廠合作，研制成功一種新的牌號為Polycor 420的電工鋼片。一般電工鋼片經加工成鐵心壓裝入機座后，鐵耗大幅度增加，而由該鋼片制成的電機，鐵耗在加工前后變化不大。圖4給出了該公司在一臺22kw電機上用不同磁性材料所做的對比試驗。
日本東芝公司為美國高效率電機和超高效率電機的主要供貨商之一。該公司聲稱由于制造工藝的改進和采用新材料，使高效率電機的成本下降了30％。所采取的措施包括：應用特殊的下線工具，提高定子槽滿率，增加銅線的截面積，提高制造精度，縮短氣隙長度，從而減小勵磁電流及其所引起的銅耗；采用轉子槽絕緣工藝，從而降低雜散損耗；采用激光鐵心疊壓工具，從而使鐵耗下降。
這對提高電機的效率也頗為有利。
4、小結
在我國能源供應日益緊迫的情況下，對于一些長期連續運行、負荷率較高的場合，采用更高效率的電機在節約能源上是頗為有效的，同時在經濟上也是合理的。
為了促進電機節能事業的發展，建議對現行的電機能效標準進行修訂：將電機能效標準分成3個等級，最低等級為目前的高效率電機水平，高等級指標即為目前的超高效率電機水平，以使能較大幅度地減少我國電機系統的能源消耗。另外，為了促進《超高效率電機》的發展，不僅要增加有效材料(硅鋼片和銅線)的用量，而且要在電機制造工藝、新材料應用及優化設計等方面采取措施，從而降低制造成本．以利于推廣應用。
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