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摘 要 电机的发展从来都是科学技术水平的体现。本文主要围绕国际、国内电机行业的发展和面临的机遇与挑战，对电机行业的发展做了简单的预测。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可维修性和可替换性方向发展。
关键词 电机 替换性 环保节能
中图分类号：TM30 文献标识码：A
一、电机的发展
电池的发明，是电气出现的开端，电动机的诞生和发展可分成几个阶段。电磁现象以及相关的各种法则，诞生了交流电机的原型，并确立了电机的工业运用。在20 世纪之后的70里，刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生，半导体技术和电子控制概念的引入，带来了变频驱动的实用化。到20世纪末期，计算技术的飞跃发展为高性能驱动电机带来了机会，随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪，在以多媒体和互联网为特征的信息时代，电动机和驱动装置继续发挥支撑作用，向节约资源、环境保护、高效节能运行的方向发展。
我国电机的发展和生产起步较晚，但发展迅速。大功率电机的生产和应用可以追溯到文革时期，驱动电路所有半导体器件和中等耐压的大功率半导体器件都完全是国产化。改革开放后，我国的电机发展迎来高潮。步进电机的细分控制国内已经基本掌握；但与国外水平相差较大，小功率电机产业经过四十多年的发展，也取得了长足进步。总的来讲，小功率电机产业在我国经历了两个发展阶段：第一阶段，顺应我国家电业的发展需要，應用于家电产业，国内企业通过技术引进、设备引进吸收逐步缩小同发达国家的差距部分产品已经达到国际先进水平，也形成了一些具有广泛市场知名度的产品品牌；第二阶段，伴随汽车工业的快速发展，车用小功率电机需求量的增加也带动了永磁直流电机和无刷直流电机等小功率电机的兴起。
二、电机行业的发展、机遇与挑战
（一）电机行业的发展。
电机行业是一个传统的行业。经过多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。伴随着现代高新技术产业的发展，电机技术已逐渐成熟。作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。随着其它学科和工程方法的进步，如功率电子学的发展，高电压等级的功率电子器件的出现，新的永磁材料和绝缘材料的出现，网络和IT技术，有限元等分析工具的发展，日益增长的环境意识和再生能源的使用思想等，使得传统电机得到了新的发展和应用。
虽然我国经受了全球经济危机的影响，部分产业产值呈下降趋势。但是电机企业产量仍突飞猛进。其主要原因是，企业积极实施国家节能政策，风电生产项目的效果显著。小型交流电机同比小幅增长，大中型电机增势明显，这与国家经济快速增长拉动有关；直流电机产量同比降幅加大，主要是用户如轧钢机行业的需求量减少。随着交流变频器电机技术的发展，依靠性价比优势，替代部分直流电机，使直流电机市场萎缩。
（二）电机行业的机遇与挑战。
为了缓解涨价对生产造成的影响，我国电机制造企业应适当调整电机产品价格，主要还是提升电机的技术性能和制造工艺，使其向小型化、精细化发展，减少材料使用量。同时，还应提升专业化水平和专业化布局，提高企业的资金利用率，提高零部件的专业化设计和制造水平，集中资源开发新产品，使产品向多元化发展，并积极拓展海外电机市场灵活经营。做到这一点需两大重要因素的配合：管理现代化和技术标准化。企业必须具备较强的管控能力，要具有很高的零部件通用化程度。
出口电机虽然保持小幅度增长，但同比增速大幅回落，原因在于世界经济增速放缓，人民币持续升值，生产成本继续加大，导致企业利润减少，甚至出口出现亏损，企业主动或被动限产自救。
目前，原材料价格略有起伏，国际原油价格居高不下，国内煤电油资源约束处于紧张状态，中小电机企业最大的困难仍是成本问题。
三、电机行业的发展趋向
我国电机行业无论从国际、国内市场前景，还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可维修性和可替换性方向发展。电机行业必将随着电子、信息、汽车以及家电这些应用主战场的兴旺而注入更强大的发展动力。由此，电机行业的发展在以下几个方面的发展趋向做出预测。
（一）环保和节能。
从节能和环保出发，强调电机效率，通过应用新材料，优化设计以及改进生产工艺来提高电机效率和质量，扩大生产规模、采用先进的工艺设备和技术、专业化协作生产等措施，降低生产成本，从而提高市场竞争力。
因此直线电动机系统以结构简单、重量轻惯性小、动态响应快、速度和加速度大、精确度高、振动和噪声小等优点，成为各类超高速精密机床的理想传动方式。在各类高速、精密加工设备上具有广泛的应用前景。另外，加入新的技术例如高档的数控机床等将会对其发展起明显的推动作用。
与传统的驱动相比，直接驱动的永磁电机的直接驱动给用户带来了更多的好处。去除了传统的齿轮。降低了驱动系统噪声、减少了维修费用、降低了驱动系统重量、增加了系统可靠性，是未来电机的发展趋势和方向之一。
（二）改造更新电机产品。
在产品结构和品种方面，由于节约能源的需要和满足新型产业产品配套的需求，特殊专用派生系列产品将会有更大的发展。可再生能源和风能、太阳能、潮汐能、燃气等新能源发电配套的发电机都将得到快速发展。另外，轨道交通牵引电机、中型高低压电动机、高压大功率潜水电泵需要量也急速增长。我国风能资源储量居世界首位，且商业化、规模化的潜力很大。风力发电机的大体趋势是单机容量不断增长，风力发电机是安装在十几米的空中，技术难度相当高，所有的标准都要达到军工产品要求。 高温超导领域的进展也同样为电机的发展提供了新的可能性。高温超导电机不仅谐波畸变率较传统电机低，其过载能力和效率也是传统电机所无法企及的。
超声电机突破了传统电磁电机的概念，没有电枢绕组和磁路，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦传动转换成转子或动子的宏观运动。与传统电机相比。具有惯性小、响应快、控制特性好、噪声小等特点，可广泛应用于微型机械、机器人、精密仪器仪表、日用家电等领域。
磁悬浮电机是利用定子和动子励磁磁场之间“同性相斥、异性相吸”的原理使动子悬浮起来，同时产生推进力驱使动子在悬浮状态下运动。因此，定子与动子之间不存在任何机械接触，可以产生较高的加速度。机械磨损小，机械与电气保护容易。维护、检修和更换方便，适用于恶劣环境、极其洁净无污染环境和需要的领域。磁悬浮电机的研究越来越受到科技工作者的重视，其发展前景令人鼓舞。除此之外，电机的控制也在向智能化发展。智能化控制在许多的应用领域都获得应用，并获得良好的控制效果。例如：模糊控制、神经网络控制、学习控制和居于专家系统的控制等。这些控制方式最大的优点是：无需被控对象进行精确的数学建模，而且具有很强的鲁棒性，非常适合控制电机这种非线性、变参数对象。比较成熟的有模糊控制，它不需要控制对象精确的数学模型，能克服非线性等因素的影响，对被控对象参数变化具有较强的鲁棒性。目前，模糊控制已经在交直流调速系统中和伺服系统中取得很好的效果。
（三）以电子技术提升电机产品，实现产业升级。
微电机技术含量最低，竞争最激烈，利润率也最低。发展趋势为：产品向高性能、轻薄短小化、永磁化、无铁心化、无刷化、机电一体化、智能化和组合化方向发展。而中小型电机的发展趋势：产品向多用途、多品种和多适应性方向发展。节能、高效和优质的中小型电机，潜力很大。对技术含量较高的电机的需求，也很大，生产基地也正逐步往中国大陆等地转移。高效节能电機将成为开发重点；可靠性高、寿命长、噪声低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。并且，全面采用国际标准，引进先进的设计软件、结构及工艺，发展专用派生系列，提高产品的可靠性，贯彻强制性的安全标准，是今后的工作重点。
（四）发展特色电机。
在引导企业形成专业化协作生产的同时，引导小型企业生产一些市场总需求量不是很大，但针对性很强的特色电机产品。如：低速电机、超声波电机、直线电机、高速电机、伺服电机、防爆电机、轨道交通牵引电机等。
伺服电机，可使控制速度、位置精度非常准确。将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。
防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外，在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。
轨道交通电机主要是用于铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机。城市轨道交通正面临一个快速发展期。高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一。作为轨道交通的重要组成部分，牵引电机的发展潜力也是巨大的。
四、结束语
纵观我国电机发展的历史可以发现，电机的发展从来都是科技水平的体现。时至今日，电机行业仍然是科学家和工程师们十分感兴趣的一个领域。近代科技的进步改变了传统电机技术的面貌和内涵，注入了最新的内容。为了满足如今多元化的市场需求，电机行业的发展仍然令人期盼。
（作者单位：四川建筑职业技术学院 机电工程系）
参考文献：
[1]李探，李双双.电机发展历史及未来趋势[J].科技向导，2010，（5） 上.
[2]陈伟华， 李秀英， 姚鹏.中国中小型电机产业现状及发展趋势[J].电机与控制应用，2008，35 （1）.
[3] 张华军，张朝英.浅析电梯电机控制的现状和发展[J].工业技术，2010，（14）.
[4]朱晓刚，崔岩，赵新明，杜锋.数控技术和装备发展趋势及对策[J].装备制造技术，2009，（2）.
关键词 电机 替换性 环保节能
中图分类号：TM30 文献标识码：A
一、电机的发展
电池的发明，是电气出现的开端，电动机的诞生和发展可分成几个阶段。电磁现象以及相关的各种法则，诞生了交流电机的原型，并确立了电机的工业运用。在20 世纪之后的70里，刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生，半导体技术和电子控制概念的引入，带来了变频驱动的实用化。到20世纪末期，计算技术的飞跃发展为高性能驱动电机带来了机会，随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪，在以多媒体和互联网为特征的信息时代，电动机和驱动装置继续发挥支撑作用，向节约资源、环境保护、高效节能运行的方向发展。
我国电机的发展和生产起步较晚，但发展迅速。大功率电机的生产和应用可以追溯到文革时期，驱动电路所有半导体器件和中等耐压的大功率半导体器件都完全是国产化。改革开放后，我国的电机发展迎来高潮。步进电机的细分控制国内已经基本掌握；但与国外水平相差较大，小功率电机产业经过四十多年的发展，也取得了长足进步。总的来讲，小功率电机产业在我国经历了两个发展阶段：第一阶段，顺应我国家电业的发展需要，應用于家电产业，国内企业通过技术引进、设备引进吸收逐步缩小同发达国家的差距部分产品已经达到国际先进水平，也形成了一些具有广泛市场知名度的产品品牌；第二阶段，伴随汽车工业的快速发展，车用小功率电机需求量的增加也带动了永磁直流电机和无刷直流电机等小功率电机的兴起。
二、电机行业的发展、机遇与挑战
（一）电机行业的发展。
电机行业是一个传统的行业。经过多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。伴随着现代高新技术产业的发展，电机技术已逐渐成熟。作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。随着其它学科和工程方法的进步，如功率电子学的发展，高电压等级的功率电子器件的出现，新的永磁材料和绝缘材料的出现，网络和IT技术，有限元等分析工具的发展，日益增长的环境意识和再生能源的使用思想等，使得传统电机得到了新的发展和应用。
虽然我国经受了全球经济危机的影响，部分产业产值呈下降趋势。但是电机企业产量仍突飞猛进。其主要原因是，企业积极实施国家节能政策，风电生产项目的效果显著。小型交流电机同比小幅增长，大中型电机增势明显，这与国家经济快速增长拉动有关；直流电机产量同比降幅加大，主要是用户如轧钢机行业的需求量减少。随着交流变频器电机技术的发展，依靠性价比优势，替代部分直流电机，使直流电机市场萎缩。
（二）电机行业的机遇与挑战。
为了缓解涨价对生产造成的影响，我国电机制造企业应适当调整电机产品价格，主要还是提升电机的技术性能和制造工艺，使其向小型化、精细化发展，减少材料使用量。同时，还应提升专业化水平和专业化布局，提高企业的资金利用率，提高零部件的专业化设计和制造水平，集中资源开发新产品，使产品向多元化发展，并积极拓展海外电机市场灵活经营。做到这一点需两大重要因素的配合：管理现代化和技术标准化。企业必须具备较强的管控能力，要具有很高的零部件通用化程度。
出口电机虽然保持小幅度增长，但同比增速大幅回落，原因在于世界经济增速放缓，人民币持续升值，生产成本继续加大，导致企业利润减少，甚至出口出现亏损，企业主动或被动限产自救。
目前，原材料价格略有起伏，国际原油价格居高不下，国内煤电油资源约束处于紧张状态，中小电机企业最大的困难仍是成本问题。
三、电机行业的发展趋向
我国电机行业无论从国际、国内市场前景，还是从产业配套环境来讲，都有广阔的发展空间。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可维修性和可替换性方向发展。电机行业必将随着电子、信息、汽车以及家电这些应用主战场的兴旺而注入更强大的发展动力。由此，电机行业的发展在以下几个方面的发展趋向做出预测。
（一）环保和节能。
从节能和环保出发，强调电机效率，通过应用新材料，优化设计以及改进生产工艺来提高电机效率和质量，扩大生产规模、采用先进的工艺设备和技术、专业化协作生产等措施，降低生产成本，从而提高市场竞争力。
因此直线电动机系统以结构简单、重量轻惯性小、动态响应快、速度和加速度大、精确度高、振动和噪声小等优点，成为各类超高速精密机床的理想传动方式。在各类高速、精密加工设备上具有广泛的应用前景。另外，加入新的技术例如高档的数控机床等将会对其发展起明显的推动作用。
与传统的驱动相比，直接驱动的永磁电机的直接驱动给用户带来了更多的好处。去除了传统的齿轮。降低了驱动系统噪声、减少了维修费用、降低了驱动系统重量、增加了系统可靠性，是未来电机的发展趋势和方向之一。
（二）改造更新电机产品。
在产品结构和品种方面，由于节约能源的需要和满足新型产业产品配套的需求，特殊专用派生系列产品将会有更大的发展。可再生能源和风能、太阳能、潮汐能、燃气等新能源发电配套的发电机都将得到快速发展。另外，轨道交通牵引电机、中型高低压电动机、高压大功率潜水电泵需要量也急速增长。我国风能资源储量居世界首位，且商业化、规模化的潜力很大。风力发电机的大体趋势是单机容量不断增长，风力发电机是安装在十几米的空中，技术难度相当高，所有的标准都要达到军工产品要求。 高温超导领域的进展也同样为电机的发展提供了新的可能性。高温超导电机不仅谐波畸变率较传统电机低，其过载能力和效率也是传统电机所无法企及的。
超声电机突破了传统电磁电机的概念，没有电枢绕组和磁路，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将材料的微观变形通过共振放大和摩擦传动转换成转子或动子的宏观运动。与传统电机相比。具有惯性小、响应快、控制特性好、噪声小等特点，可广泛应用于微型机械、机器人、精密仪器仪表、日用家电等领域。
磁悬浮电机是利用定子和动子励磁磁场之间“同性相斥、异性相吸”的原理使动子悬浮起来，同时产生推进力驱使动子在悬浮状态下运动。因此，定子与动子之间不存在任何机械接触，可以产生较高的加速度。机械磨损小，机械与电气保护容易。维护、检修和更换方便，适用于恶劣环境、极其洁净无污染环境和需要的领域。磁悬浮电机的研究越来越受到科技工作者的重视，其发展前景令人鼓舞。除此之外，电机的控制也在向智能化发展。智能化控制在许多的应用领域都获得应用，并获得良好的控制效果。例如：模糊控制、神经网络控制、学习控制和居于专家系统的控制等。这些控制方式最大的优点是：无需被控对象进行精确的数学建模，而且具有很强的鲁棒性，非常适合控制电机这种非线性、变参数对象。比较成熟的有模糊控制，它不需要控制对象精确的数学模型，能克服非线性等因素的影响，对被控对象参数变化具有较强的鲁棒性。目前，模糊控制已经在交直流调速系统中和伺服系统中取得很好的效果。
（三）以电子技术提升电机产品，实现产业升级。
微电机技术含量最低，竞争最激烈，利润率也最低。发展趋势为：产品向高性能、轻薄短小化、永磁化、无铁心化、无刷化、机电一体化、智能化和组合化方向发展。而中小型电机的发展趋势：产品向多用途、多品种和多适应性方向发展。节能、高效和优质的中小型电机，潜力很大。对技术含量较高的电机的需求，也很大，生产基地也正逐步往中国大陆等地转移。高效节能电機将成为开发重点；可靠性高、寿命长、噪声低、重量轻和外形美观的电机被市场看好。并且，全面采用国际标准，引进先进的设计软件、结构及工艺，发展专用派生系列，提高产品的可靠性，贯彻强制性的安全标准，是今后的工作重点。
（四）发展特色电机。
在引导企业形成专业化协作生产的同时，引导小型企业生产一些市场总需求量不是很大，但针对性很强的特色电机产品。如：低速电机、超声波电机、直线电机、高速电机、伺服电机、防爆电机、轨道交通牵引电机等。
伺服电机，可使控制速度、位置精度非常准确。将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。
防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外，在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。
轨道交通电机主要是用于铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机。城市轨道交通正面临一个快速发展期。高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一。作为轨道交通的重要组成部分，牵引电机的发展潜力也是巨大的。
四、结束语
纵观我国电机发展的历史可以发现，电机的发展从来都是科技水平的体现。时至今日，电机行业仍然是科学家和工程师们十分感兴趣的一个领域。近代科技的进步改变了传统电机技术的面貌和内涵，注入了最新的内容。为了满足如今多元化的市场需求，电机行业的发展仍然令人期盼。
（作者单位：四川建筑职业技术学院 机电工程系）
参考文献：
[1]李探，李双双.电机发展历史及未来趋势[J].科技向导，2010，（5） 上.
[2]陈伟华， 李秀英， 姚鹏.中国中小型电机产业现状及发展趋势[J].电机与控制应用，2008，35 （1）.
[3] 张华军，张朝英.浅析电梯电机控制的现状和发展[J].工业技术，2010，（14）.
[4]朱晓刚，崔岩，赵新明，杜锋.数控技术和装备发展趋势及对策[J].装备制造技术，2009，（2）.