第一節(jié) 行業(yè) 界定及產品分類
電機分類總的來說分兩大類,交流和直流電機。從可逆性分又有電動機和發(fā)電機兩大類,交流電機分異步和同步兩大類,異步電機也叫感應電機。從電機控制上說又分驅動和侍服兩大類,隨著電機一體化的發(fā)展,現(xiàn)在這種分類界限越來越模糊了。其他像滑差電機、凸極電機、無刷電機、開關磁阻電機等等都是從功能和結構上進行分類的,還有 行業(yè) 分類如分馬力電機、微型電機、正馬力電機等等。從運動角度分類有旋轉電機、直線電機、擺動電機。磁懸浮列車就是一種大型直線電機,機車是電機的轉子,路軌是電機的定子。國內通常按功率大小將電機分為大型電機、中小型電機、小功率電機等三大類。
直線電機可以認為是旋轉電機在結構方面的一種變形,它可以看作是一臺旋轉電機沿其徑向剖開,然后拉平演變而成。近年來世界許多國家都在 研究 、發(fā)展和應用直線電機,使得直線電機的應用領域越來越廣。
直線電機與旋轉電機相比,主要有如下幾個特點:一是結構簡單,二是定位精度高,三是反應速度快、靈敏度高,隨動性好。直線電機主要應用于三個方面:一是應用于自動控制系統(tǒng),這類應用場合比較多;其次是作為長期連續(xù)運行的驅動電機;三是應用在需要短時間、短距離內提供巨大的直線運動能的裝置中。
依據(jù)“GB2900.27-1995電工名詞述語小功率電動機”標準定義,小功率電機是指折算到1500r/min時,最大連續(xù)定額不超過1.1kW的電動機,即1.1kW及以下電機統(tǒng)稱為“小功率電機”,它包含了人們通常所說的“分馬力電機”和“微電機”。由于它與人民生活休戚相關,已被列入國家強制性認證目錄。小功率電機種類繁多,大致可分為三相異步電動機、三相電泵、洗衣機用電動機、空調器風扇用電動機等27類。
電機產品分類
電動機 | 交直流兩用電動機 | ||
步進電動機 | |||
交流電機 | 交流伺服電動機 | ||
同步電機 | |||
異步電機 | |||
直流電機 | 電磁式直流電動機 | 他勵 | |
并勵 | |||
串勵 | |||
復勵 | |||
永磁直流電動機 | |||
直流伺服電動機 | |||
直流力矩電動機 | |||
無刷直流電動機 | |||
開關磁阻電動機 | |||
發(fā)電機 | 直流 | ||
交流 | |||
信號電機 | 速度信號電機 | ||
位置信號電機 |
第二節(jié) 電機 行業(yè) 發(fā)展回顧
在奧斯特發(fā)現(xiàn)電的磁效應之后,人們對電最感興趣的 研究 方向,自然是如何把電能轉化為動能。繼法拉第在1821年發(fā)明最初的直流電動機的實驗裝置后,有不少人對電動機進行了類似的實驗 研究 。其中成就最為卓著的是在革新電磁鐵方面作出過重要貢獻的美國電學家亨利。
亨利在1829年革新成功新的電磁鐵之后,開始致力于電動機的 研究 。1831年,他在一次實驗中也發(fā)現(xiàn)了感應電流。同年,亨利試制出了一臺電動機的實驗模型。亨利的電動機雖然只是一種實驗裝置,但由于他的裝置中應用了電磁鐵,因而它所產生的磁能較大,因此產生的動能也就比法拉第的裝置所產生的動能要大得多。所以說,亨利的電動機實驗模型是繼法拉第在1821年所制的那種模型后的一大進步,是向實用電動機發(fā)展進程中跨出的重要的一步。
亨利試制成功第一臺電動機的實驗模型之后,人們試圖把這種電動機的實驗模型轉變成可供實用的電動機。首先在這方面作出重要貢獻的是德國電學家雅可比。1834年,雅可比以亨利的電動機實驗模型為基礎,對這種實驗模型作了一些重要革新。把亨利模型中的水平電磁鐵改為轉動的電樞,加裝了脈動轉矩和換向器。由于進行了這些較大的革新,雅可比便在同年五月裝出了第一臺樣機。這樣,雅可比就最先把亨利的那種電動機的實驗模型變成了一種最初始的可供實用的電動機,從而使電動機完成了從實驗模型到實用電動機的轉化。
雅可比的雙重式電動機最初還是以大功率的伏打電池為電源的。到了40年代,由于皮克希的永磁發(fā)電機在幾經改革后已投產實用,所以雅可比的這種雙重式電動機就可以用皮克希永磁發(fā)電機為電源了。1849年前后,當龐大而笨重的永磁式發(fā)電機已能為工業(yè)提供電源時,雅可比的雙重式電動機即成為把電能轉變?yōu)闄C械能的配套的動力機。當雅可比的雙重式電動機與皮克希的永磁式發(fā)電機一齊運轉之后,人們就從電力中獲得了真正的動力。
由于電動機的發(fā)展,反過來又對發(fā)電機提出了新的需求。同時,由于永磁發(fā)電機已能為當時的電解工業(yè)提供電,電解工業(yè)反過來對發(fā)電機進一步提出了新的需求。正是在電力工業(yè)與電解工業(yè)的雙重推動作用之下,使發(fā)電機本身又邁向了新的里程。要提高發(fā)電機的功率,其重要途徑之一,是為發(fā)電機安裝更加強大的磁鐵??墒牵来盆F本身所產生的磁力有限。這時,人們便向尋找新的更強大的磁鐵這一目標進軍了。1854年,丹麥電學工程師喬爾塞為在發(fā)電機中引入電磁鐵進行了最初的嘗試。他除了在發(fā)電機中裝有永磁鐵外,另外加裝了電磁鐵;從而試制成功了一種永磁鐵和電磁鐵混合激磁的混激式發(fā)電機。這種混激式發(fā)電機的功率與永磁式發(fā)電機的功率相比,當然有明顯的提高。喬爾塞所以另加永磁鐵,是擔心僅靠電磁鐵無法使發(fā)電機啟動。喬爾塞的這種混激式發(fā)電機,后來成為自激式發(fā)電機的先驅。喬爾塞的混激式發(fā)電機發(fā)明之后,英國電學家惠斯通(1802-1875)發(fā)明了自激式發(fā)電機。1857年,惠斯通試制成功了一種自激式發(fā)電機。這種自激式發(fā)電機的激磁機構完全采用電磁鐵,而且磁鐵所需的電力則由一個伏打電池組組成的獨立電源來提供。這種自激式發(fā)電機的功率,當然要比永磁式發(fā)電機和混激式發(fā)電機的功率大得多。
在惠斯通的自激式發(fā)電機問世十年之后,一種真正的自激式發(fā)電機——自饋式發(fā)電機——相繼在德國和英國發(fā)明了。在德國,發(fā)明自饋式發(fā)電機的是電學工程師西門子(1816-1892)。從青年時代起,西門子就致力于專用技術的 研究 。1847年,他成立了以生產電器設備為主的西門子公司。西門子公司不但從事電器設備的生產,而且還附設從事電器設備 研究 的科學實驗室。這就使他的公司比別的公司更具有競爭的科學基礎。西門子在看清發(fā)電機的革新方向之后,就沿這一方向進行了一些探索性的 研究 。由于當時條件的限制,繼續(xù)以電池作為電磁鐵的電源這條路走不通。西門子又經過一段時間探索,似乎突然看到了某種希望。他想,發(fā)電機本身不是一種比伏打電池更強大的電源嗎?如果把發(fā)電機上產生的電流部分地引入電磁鐵,這樣便可以使電磁鐵得到一種自饋電流。當然,這股自饋電流只是發(fā)電機能產生電流中的很小的一部分。盡管如此,它畢竟還是比伏打電池能提供的電流強大得多。
根據(jù)對自饋原理的最初設想,西門子開始了他的新的發(fā)電機的研制工作。1867年,西門子終于試制出了第一臺自饋式發(fā)電機。在這種自饋式發(fā)電機中,仍然裝有一個使發(fā)電機得以啟動的伏打電池。而當發(fā)電機一旦啟動產生電流之后,即把發(fā)電機所產生的部分電流引到電磁鐵上。這樣,電磁鐵即被大大強化。發(fā)電機的功率隨之大大提高。
第三節(jié) 電機 行業(yè) 主要特點
一、基礎性 行業(yè)
國際生產工程學會(CIRP)第46屆年會主席吉川教授(日本)在報告中指出,世界上各個發(fā)達工業(yè)國經濟上的競爭,主要是制造技術的競爭。在各個國家企業(yè)生產力的構成中,制造技術的作用一般占55%-65%。
機械制造工業(yè)必須依靠信息科學、材料科學來改造自己,另一方面信息科學、材料科學也必須依賴于制造技術來取得新的發(fā)展。眾多電機產品的發(fā)展都有賴于電機 行業(yè) 制造技術的發(fā)展。
美、日等國的專家已將制造科學與信息科學、材料科學、生物科學一起列為當今時代四大支柱科學。美國由于近年來缺乏對制造科學的重視,使他們許多產品缺乏競爭力。為此,美國克林頓政府已經批準將先進制造計劃列為1996年國家預算唯一重點支持的科技領域,這已引起美國、日本、歐洲在制造技術上新一輪的競爭。
要重新認識電機制造業(yè),尚包含著另一種意義。它已經不是傳統(tǒng)意義上的機械制造,即所謂的機械加工。它是集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)。
二、產品眾多
中國的電機 行業(yè) 主要分為大型電機與中小型電機兩大市場。大型電機有3個系列近500個品種,主要應用于電力、冶金、機械、石化、建材、造紙等 行業(yè) 。
中小型電機是產量大,配套面廣的電機產品,廣泛應用于化工、紡織、冶金、輕工、電廠等工業(yè)領域,以及農業(yè)、國防、醫(yī)院、商場、賓館等公用及家用電器設施等各個領域。中小型電機是風機、水泵、壓縮機、機床、印刷機、造紙機、紡織機、軋鋼機、城市地鐵、輕軌交通以及礦山電動車輛等重要機械驅動的動力源,其耗電量占全國總發(fā)電量的60%—70%。
中小電機已有以Y、Y2三相異步電機系列為主體,包括直流電機、小型同步發(fā)電機和電機在內的300多個基本系列、派生和專用系列,約有1500個大類品種,可以滿足市場的需要。
三、普通電機技術成熟,微特電機方興未艾
目前我國生產的微特電機,年產量超過30億臺,約占世界總產量的60%,可稱為微電機生產大國。
目前我國微特電機生產企業(yè)可分成三大塊:外資(獨資或合資)企業(yè)、國有企業(yè)和私營企業(yè)。外資企業(yè)依靠其雄厚資金實力和先進生產手段,正在積極進行零部件及材料本地化工作,進一步降低成本,處于較有利的競爭地位,今后還有較大的發(fā)展;私營企業(yè)的機制較有利于在市場經濟環(huán)境中生存發(fā)展,目前有些實力的企業(yè)正在進行技術改造,建立現(xiàn)代化管理體制,逐步形成 行業(yè) 中名牌企業(yè)。國有企業(yè)由于體制原因,目前大多數(shù)處于困難境地,需要盡快通過資產重組和轉制才能適應市場經濟的發(fā)展。
微特電機生產和銷售全球化,發(fā)展?jié)摿薮?。全球微特電機市場主要分布在視聽、辦公自動化、電動車(含汽車)、家電和空調等領域。伴隨人們生活水平的提高,微特電機市場在迅速發(fā)展。通常每個家庭擁有微特電機的數(shù)量可以衡量一個國家現(xiàn)代化水平的程度,其市場需求發(fā)展迅速、蘊藏著巨大的市場。
近些年來,日本、我國臺灣地區(qū)和香港特別行政區(qū)、西歐諸國和地區(qū)的知名微特電機制造廠紛紛到我國大陸辦廠,產量頗高,對我國微特電機 行業(yè) 發(fā)展有很大促進,推動 行業(yè) 參與全球化發(fā)展。出口額每年按二位數(shù)遞增,進口量亦增加很快。微特電機 行業(yè) 是勞動密集和技術密集兼容的產業(yè),尤其是中、低檔產品主要是勞動密集型,較為適合發(fā)展中國家發(fā)展。我國具備人才、市場、原材料豐富的優(yōu)勢,迅速形成世界微特電機最大的生產基地完全可能。只要抓住機遇、加強國際合作,聯(lián)合香港和臺灣地區(qū)的同行,各自發(fā)揮優(yōu)勢,加速產業(yè)結構、產品結構調整,建立零部件專業(yè)化生產基地,參與國際競爭,逐步形成中國名牌企業(yè)和產品,可以預見,不久將來我國定能形成世界最大的微特電機生產和開發(fā)強國。
四、國際市場高度一體
跨國公司是新技術的主要開發(fā)者,也是技術貿易的主要交易者,它們成為當今拉動世界經濟的火車頭。知識經濟的興起與迅猛發(fā)展并成為未來經濟主流的信息技術產業(yè),強調產品和服務的數(shù)字化、網絡化和智能化,主張敏捷制造和個性產品的規(guī)模生產。高新技術的實質是以先進的技術和持續(xù)的創(chuàng)新為基礎,迅速將知識轉化為產品并形成未來產業(yè)的發(fā)展方向,而知識的創(chuàng)新、傳播和使用則成為經濟增長的重要推動力量。
信息化加快了經濟全球化的進程,企業(yè)的跨國經營變得更加容易和有效,跨國公司的發(fā)展出現(xiàn)新的飛躍。當前,跨國公司紛紛調整其發(fā)展戰(zhàn)略,進行經濟結構的升級和技術更新??梢灶A見,在未來的國際貿易中,跨國公司的壟斷地位將進一步加強。跨國公司在實現(xiàn)全球經濟擴張戰(zhàn)略的同時,也將給發(fā)展中國家?guī)碜畲蟮囊嫣?mdash;—技術轉讓??鐕疽愿咝录夹g與各國開展合作或合資,這無疑將促進國際技術貿易的發(fā)展。
隨著各國產業(yè)結構調整和發(fā)展戰(zhàn)略的變化,一方面,發(fā)達國家將加快自身過剩技術、設備和資本的向外轉移,以求產業(yè)結構的進一步高級化;另一方面,由于技術壽命周期的不斷縮短,發(fā)展中國家單純引進技術的后發(fā)優(yōu)勢將減弱,這就要求發(fā)展中國家在不斷提高自身技術開發(fā)、創(chuàng)新能力的前提下,加快有效吸收國際技術貿易的步伐,積極參與科技領域的國際分工和高技術領域的國際合作,發(fā)展技術貿易。
第四節(jié) 影響 行業(yè) 發(fā)展的主要因素
一、技術進步
當前機械制造技術不僅在它的信息處理與控制等方面運用了微電子技術、計算機技術、激光加工技術,在加工機理、切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當代的高新技術,再也不是原來意義上的“機械加工”了。在21世紀初可能引起機械加工的一場新的革命。激光切割、焊接、裁剪、成形加工以及激光快速找正、激光測量等技術,已經在汽車工業(yè)中得到了廣泛應用,并獲得巨大經濟效益。
進入20世紀90年代以來,由激光器發(fā)出的紫外光經光學系統(tǒng)匯聚成一支細光束,對盛在容器內的液體塑料進行掃描。這種塑料能因紫外激光的光化作用使其表面固化。根據(jù)所需要制造零件的尺寸與形狀,由計算機控制,只需要在形成零件實體處曝光,盛有液態(tài)塑料的工作臺可作步進橫向運動與升降運動。在激光掃描運動與工作臺橫向運動配合下,在激光光束掃到的地方形成一層薄薄的固化膜。每掃完一個平面,工作臺下降0.05mm。這樣一層層的塑料按規(guī)定形狀的圖形固化,可以制成任意復雜的零件,這種加工方法是一個新的方向。
許多發(fā)達工業(yè)國學者、專家的文化論文在談到生產過程柔性化、靈捷化、智能化、信息化時,都指出機械制造工程師需要掌握和綜合利用工程數(shù)學、激光學、微電子技術、計算機技術、控制論、生物學、材料科學、管理科學、人文科學等高新技術,這些科學將改變著機械制造的面貌。
二、宏觀經濟情況
宏觀經濟環(huán)境的發(fā)展狀況對制造業(yè)有很大的影響。良好的國內經濟環(huán)境以及金融機構的支持會為電機產品提供良好的運行基礎。例如近幾年,隨著國家經濟計劃的順利施行,國內經濟建設快速平穩(wěn)發(fā)展,2004年GDP同比增長9.5%,綜合國力進一步增強,這樣的經濟環(huán)境為電機產業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎。由此可以看出宏觀經濟情況對電機 行業(yè) 的發(fā)展有著很大影響。
三、 產業(yè)政策
國家經貿委有關負責人指出,“十五”期間,推廣高效變壓器、電機是開展節(jié)電工作的重要措施之一。
“十五”期間,我國節(jié)能工作以提高能源效率為核心,電能是最重要且是最為昂貴的能源形式之一,節(jié)約用電是節(jié)能工作的重要內容。我國企業(yè)在節(jié)能方面同國際先進水平差距很大,入世后,我國必須轉變生產方式、節(jié)能降耗、提高效益,增強國際競爭力。變壓器、電機是國民經濟各 行業(yè) 中廣泛使用的電氣設備,由于使用量大、運行時間長,存在著巨大的節(jié)電潛力。推廣高效變壓器、電機是開展節(jié)電工作的重要措施之一。我國將 研究 出臺優(yōu)惠政策鼓勵老舊高耗能變壓器與電機的替換和改造,制定和推動變壓器與電機的能效標準和標識工作,淘汰低效率變壓器和電機的生產與銷售,鼓勵高效變壓器和電機的推廣。
四、原材料供應與價格
原材料價格上漲、能源電力供應緊張和國際油價大幅上漲等會導致產品成本增長,出口價格隨之上揚。我出口商品中能源、資源密集型產品及粗加工產品仍占有較大比重,因此資源緊張、油價上漲等導致附加值低、技術含量不高的傳統(tǒng)商品受影響較大,如手工具、小型家電、農用機械、機械基礎件和電工器材等出口價格紛紛上升。另外相當一部分地區(qū)電力供應緊張,對工廠實行拉閘限電,對企業(yè)履約造成一定影響。
免責申明:本文僅為中經縱橫
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