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行 业 新 闻
中小型电机的发展趋势及市场预测
一、引言
中小型电机是量大面广的机电产品，它广泛应用于工业、农业、国防、公共设施和家用电器等各个领域，如风机、泵、压缩机、纺织机、轧钢机、机床、空调机、电动车辆的动力源等，其耗电量占全国总发电量的60%以上，中小型电机的发展对国民经济建设、能源利用、环境保护和人民生活的提高都起着重要作用，因此各国政府对其发展均相当重视，并制定了相应的法规，标准和优惠政策加以制约、规范和扶持。
同时，随着国民经济和科学技术的发展，特别是电力电子、计算机和材料科学等新型技术的迅速发展，为制造高性能的机电一体化产品提供了条件，也对电机设计、制造和性能提出了更高的要求。
面对入世，国际机电市场进一步拓宽，我国的中小型电机企业将面对更多的挑战和机遇，在未来几年如何迅速融入国际市场，争取更多的市场份额，将成为今后我国中小型电机企业发展的重要生命线。因此，深入了解目前国内外中小型电机的发展现状和趋势，加快产品的更新换代，积极调整产业结构，主动适应国际市场的发展要求，具有重要的现实意义。
二、国外中小型电机的发展趋势
国外中小型电机制造厂在材料、工艺、设计等方面不断进行改进，电机更新换代速度快、开发周期短。国外电机的先进水平主要体现在：可靠性高、寿命长、专业化程度高、电机效率高、噪声低、重量轻、外形美观、绝缘等级高（采用F级或H级）等方面，除此之外，以美国为代表的工业发达国家又在高能电机、变频电机和特种电机等方面作了大量细致和深入的研究工作，推出了新的产品系列，制定了相应的产品标准，极大地丰富了电机各类和电机理论，拓展了电机市场。
1．美国的电机能效标准和高能节能电机
能效标准产生的背景是70年代的两次世界性的能源危机，当依赖能源进口的美国经历了两次能源危机后，他们深深体会到能源对国民经济和社会的稳定起着至关重要的作用，是经济发展的命脉，并于80年代制定了电机能效标准。当时能够达到电机能效标准的电机被视为高能电机，凡购买这种高能电机的用户，都可以获得电力公司发放的补贴，补贴数额为每马力10~20美元，正好是低效电机与高能电机的差价。由于政策的影响，电机效率不断提高，到1990年在美国所有销售的中小型电机中，已有20%~30%的电机达到了能效标准的要求。
进入90年代，全球环境问题又成为困扰世界经济持续发展的大问题。美国各阶层的人们都认识到，现代经济的发展必须依赖于大量能源的消耗，而消耗能源所带来的污染降低了人们的生活品质。于继续以加大能源的消耗来发展经济是行不通的，而简单地限制能源的使用量也是不可取的。解决这一问题较可行的方法是提高能源利用的技术水平，在不增加能源消耗和情况下使经济持续发展、人民的生活水平不断提高。为提高能源的利用率，美国国会于1992年10月24日通过了《能源政策法案》（Energy Policy ACT简称EPACT），规定在60个月以后，即1997年10月24日以后，凡制造、进口和安装在成套设备上的一般用途的电机，必须达到所规定的指标，即所谓EPACT指标（标准）。达到此标准的电机，其损耗下降20%~30%，效率提高1.5%~5%，并进行了实验方法和实验室认证的强制性规定。EPACT规定承担认证任务的实验室必须经过国家实验室认证委员会（NVLAP）的认可。该认可委员会对申请电机效率认证的实验室提出包括人员、仪器设备和管理等方面的具体要求，比如测量电压、电流、功率和转矩的仪器精度要达到0.2级以上等。目前美国的电机采用直接在产品铭牌上标出电机的标称效率和较小效率的方法，以便用户选用和社会监督。但是产品铭牌上的效率值并不是由生产商自己随便标上的，生产商在开发出新电机后，要把这种电机送到上述独立的认证实验室进行效率测试，试验合格后，再把实验报告提交给美国能源部，经能源部审核并由能源部授予认可号后，生产商方可在其铭牌上标入标准规定的能效值。
尽管高能电机会导致电机制造成本增加，价格有所提高，但是对于一些长时间运行的场合，高能电机能为用户节约更多的电费，使电机在寿命周期总成本降得更低，也为减小社会的用电总量做出一定贡献。为此，美国的各大电机厂家纷纷推出自己的高能电机，例如美国EMERSON电气公司的US电机部新近推出的改进型的8410LUS电机，它借助于低耗硅钢片和其他一些独特的设计，其效率超出了联邦新规定的电机效率，表1是部分4级整马力8410LUS高能电机与典型电机的效率比较及其节省电费情况概算（7）（按每千瓦时3美分电费计算）。
表1 部分8410LUS高能电机与普通电机效率比较
电机功率 效率值 每年不同工作制下节省的电费
（马力） 841PLUS 典型值 4000小时 6000小时 8760小时
（二班倒） （三班倒） （连续）
----------------------------------------------------------
3 89.5 83.5 ＄27.45 ＄41.17 ＄60.10
30 94.1 89.0 ＄163.54 ＄245.31 ＄358.16
100 95.4 91.6 ＄389.29 ＄583.92 ＄852.52
----------------------------------------------------------
可以看出，高能电机为用户节省的电费是相当可观的，特别是对于那些长时间运行的电机效果更为显著，因此美国率先在石油化工行业推广使用高能电机，其功率覆盖等级由原来的1~200马力扩大到1~500马力。当美国的造纸行业看到了高能电机为石化行业带来的经济效益后，也开始主动超前使用高能电机。
为进一步节能，美国国家电器生产商协会（NEMA）又制定了更高能率水平的电机标准，即所谓的NEMA能效标准。该系列设计的电机效率指标再提高2~3%。个别大公司提出了更高的效率标准，例如GE公司推出的三相整马力笼型超高能电动机（2），NEMA机座号182-449，以50马力4级电机为例，其效率不低于94.1%，噪声<74dB(A)、功率因数>0.8。
总之，美国在实施电机能效标准时很好地把法律效用和市场作用精密结合起来，既考虑了消费者的权益，又照顾到了企业利益，使得能效标准能够顺利贯彻。同时，各服务性机构为了使涉及电机效率的有关人员能够正确理解和使用电机的能效标准，通过各种方式和手段为他们提供服务。比如通过800免费电话服务，提供电机能效标准的有关技术信息、印发示范项目的资料、编写电机及其它负载经济运行手册、定期举办培训班和散发电机运行管理的计算机软件等（6），这些都极大地推进了美国高能电机的生产和使用，也增强了国民的节能意识。
中小型电机的发展趋势及市场预测(2)
(2002-08-14)
2、欧洲的高能节能电动机
欧洲的电机多采用德国DIN42673标准进行生产和规范（3），一般欧洲电机的各项性能比较先进合理，可靠性好，例如Siemens公司的1LA5、6和1FC6系列都是具有代表性的产品。对于高能电机过去没有统一的标准，生产量也不大。随着欧洲经济一体化的加强，欧洲地区的节能以及降低大气CO2含量的工作也提到了议事日程。1999年召开了高能电机会议，欧洲电机和功率电子制造商协会（CEMEP）、欧洲委员会（EU）能源组织联合提出了欧洲电动机效率方案，即CEMEP-EU协议。参加CEMEP-EU协议低压电机效率标准制定的有ABB、AEG、Brook Hansen和Siemens等知名电机制造厂商。该方案适用于1.1~90kw、2级和4级的电动机，要求今后生产的电动机在产品铭牌上必须有效率标志。该标志有三种形式，具体以效率指标来划分：每一规格电机分为低指标和高指标两档效率标准，效率值低于低指标的称为eff3电机（即当前生产的电动机），该eff3电机到2006年就不再生产；介于低指标和高指标之间的称为eff2电机（相当于我国Y2系列电机的效率等级）；高于高指标的称为eff1电机。Eff2和eff1电机均为高能电机，CEMEP-EU协议规定到2003年底，高能电动机必须占50%以上（1）。以7.5KW、4级电机为例，其效率指标分为87%和90.1%两档，不同效率标志的电机分类见表2。
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效率值 降耗指标 年运行时间
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Eff3 <87%
Eff2 87%~90.1% 20% 2000h
Eff1 >90.1% 40% 4000h
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相比较而言，美国相应规格高能电机的效率为89.5%，欧洲eff1为90.1%，略高于美国EPACT指标。但是由于欧洲效率试验方法是假定负载杂耗为输入功率的0.5%，而美国为实测值，因此欧洲的eff1高能率电机实际上要略低于美国EPACT指标规定的效率水平（1）
国外的电机厂家为进一步提高电机的效率，还努力将新材料、新工艺等引入电机的设计和制造过程中，如稀土永磁交流同步电机已经得到广泛的应用。以11kw、4级电机为例（1），同机座号的永磁交流同步电机与其它电机的效率对比如表3所示：
表3 永磁电机效率与其它电机效率的比较
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Y系列 EPACT高能电机 NEMA设计 永磁同步电机
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效率 88% 91% 92.4% 93.2%
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可以预测，稀土永磁电机必将以效率高、体积小、结构简单等一系列优点在工业生产和日常生活中得到广泛应用，并被认为是21世纪较具发展潜力的电机品种。
总之，高能化是中小型电机的发展的主题。
3、风力发电机
风力发电作为可再生的清洁能源日益受到重视，欧美等国家均制定了发展风力发电的规划，并投入大量经费开展研究和推广应用，经过近20年的快速发展，风力发电技术已日趋成熟，并已能够并网运行。美国加州风电场每千瓦时的发电成本已低于核电，接近油电，风电已经具备了与常规能源竞争的潜力。目前，世界风电装机容量已超过1000万kw，并且发展迅速，表4为1994~1998年间世界风电装机容量情况统计（10）。
表4 1994~1998年间世界风电机组装机容量统计
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世界风电装机 较上年增长 年增长率（%）
容量（万kw） 容量（万kw）
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1994年 348.9 49.2 16.4
1995年 490.0 141.1 40.4
1996年 617.2 127.2 26.0
1997年 718.3 101.1 16.4
1998年 928.3 210.0 29.2
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风电机组分为大、中、小三种类型，一般单机容量小于100kw的为小型，100~1000kw为中型，大型1000kw为大型，目前风电机组以中小型为主，丹麦的风机制造业处于世界的靠前水平，它出口的风电机组占全球销量的60%以上，机组容量在300~600kw之间。
预计到2005年将超过1850万kw，相当于180亿美元的市场。目前世界风电装机容量较多的国家有德国、美国、丹麦（10），他们的装机容量均在100万kw以上。（目前我国的装机容量为40万kw左右，世界排名第8位。）
中小型电机是量大面广的机电产品，它广泛应用于工业、农业、国防、公共设施和家用电器等各个领域，如风机、泵、压缩机、纺织机、轧钢机、机床、空调机、电动车辆的动力源等，其耗电量占全国总发电量的60%以上，中小型电机的发展对国民经济建设、能源利用、环境保护和人民生活的提高都起着重要作用，因此各国政府对其发展均相当重视，并制定了相应的法规，标准和优惠政策加以制约、规范和扶持。
同时，随着国民经济和科学技术的发展，特别是电力电子、计算机和材料科学等新型技术的迅速发展，为制造高性能的机电一体化产品提供了条件，也对电机设计、制造和性能提出了更高的要求。
面对入世，国际机电市场进一步拓宽，我国的中小型电机企业将面对更多的挑战和机遇，在未来几年如何迅速融入国际市场，争取更多的市场份额，将成为今后我国中小型电机企业发展的重要生命线。因此，深入了解目前国内外中小型电机的发展现状和趋势，加快产品的更新换代，积极调整产业结构，主动适应国际市场的发展要求，具有重要的现实意义。
二、国外中小型电机的发展趋势
国外中小型电机制造厂在材料、工艺、设计等方面不断进行改进，电机更新换代速度快、开发周期短。国外电机的先进水平主要体现在：可靠性高、寿命长、专业化程度高、电机效率高、噪声低、重量轻、外形美观、绝缘等级高（采用F级或H级）等方面，除此之外，以美国为代表的工业发达国家又在高能电机、变频电机和特种电机等方面作了大量细致和深入的研究工作，推出了新的产品系列，制定了相应的产品标准，极大地丰富了电机各类和电机理论，拓展了电机市场。
1．美国的电机能效标准和高能节能电机
能效标准产生的背景是70年代的两次世界性的能源危机，当依赖能源进口的美国经历了两次能源危机后，他们深深体会到能源对国民经济和社会的稳定起着至关重要的作用，是经济发展的命脉，并于80年代制定了电机能效标准。当时能够达到电机能效标准的电机被视为高能电机，凡购买这种高能电机的用户，都可以获得电力公司发放的补贴，补贴数额为每马力10~20美元，正好是低效电机与高能电机的差价。由于政策的影响，电机效率不断提高，到1990年在美国所有销售的中小型电机中，已有20%~30%的电机达到了能效标准的要求。
进入90年代，全球环境问题又成为困扰世界经济持续发展的大问题。美国各阶层的人们都认识到，现代经济的发展必须依赖于大量能源的消耗，而消耗能源所带来的污染降低了人们的生活品质。于继续以加大能源的消耗来发展经济是行不通的，而简单地限制能源的使用量也是不可取的。解决这一问题较可行的方法是提高能源利用的技术水平，在不增加能源消耗和情况下使经济持续发展、人民的生活水平不断提高。为提高能源的利用率，美国国会于1992年10月24日通过了《能源政策法案》（Energy Policy ACT简称EPACT），规定在60个月以后，即1997年10月24日以后，凡制造、进口和安装在成套设备上的一般用途的电机，必须达到所规定的指标，即所谓EPACT指标（标准）。达到此标准的电机，其损耗下降20%~30%，效率提高1.5%~5%，并进行了实验方法和实验室认证的强制性规定。EPACT规定承担认证任务的实验室必须经过国家实验室认证委员会（NVLAP）的认可。该认可委员会对申请电机效率认证的实验室提出包括人员、仪器设备和管理等方面的具体要求，比如测量电压、电流、功率和转矩的仪器精度要达到0.2级以上等。目前美国的电机采用直接在产品铭牌上标出电机的标称效率和较小效率的方法，以便用户选用和社会监督。但是产品铭牌上的效率值并不是由生产商自己随便标上的，生产商在开发出新电机后，要把这种电机送到上述独立的认证实验室进行效率测试，试验合格后，再把实验报告提交给美国能源部，经能源部审核并由能源部授予认可号后，生产商方可在其铭牌上标入标准规定的能效值。
尽管高能电机会导致电机制造成本增加，价格有所提高，但是对于一些长时间运行的场合，高能电机能为用户节约更多的电费，使电机在寿命周期总成本降得更低，也为减小社会的用电总量做出一定贡献。为此，美国的各大电机厂家纷纷推出自己的高能电机，例如美国EMERSON电气公司的US电机部新近推出的改进型的8410LUS电机，它借助于低耗硅钢片和其他一些独特的设计，其效率超出了联邦新规定的电机效率，表1是部分4级整马力8410LUS高能电机与典型电机的效率比较及其节省电费情况概算（7）（按每千瓦时3美分电费计算）。
表1 部分8410LUS高能电机与普通电机效率比较
电机功率 效率值 每年不同工作制下节省的电费
（马力） 841PLUS 典型值 4000小时 6000小时 8760小时
（二班倒） （三班倒） （连续）
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3 89.5 83.5 ＄27.45 ＄41.17 ＄60.10
30 94.1 89.0 ＄163.54 ＄245.31 ＄358.16
100 95.4 91.6 ＄389.29 ＄583.92 ＄852.52
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可以看出，高能电机为用户节省的电费是相当可观的，特别是对于那些长时间运行的电机效果更为显著，因此美国率先在石油化工行业推广使用高能电机，其功率覆盖等级由原来的1~200马力扩大到1~500马力。当美国的造纸行业看到了高能电机为石化行业带来的经济效益后，也开始主动超前使用高能电机。
为进一步节能，美国国家电器生产商协会（NEMA）又制定了更高能率水平的电机标准，即所谓的NEMA能效标准。该系列设计的电机效率指标再提高2~3%。个别大公司提出了更高的效率标准，例如GE公司推出的三相整马力笼型超高能电动机（2），NEMA机座号182-449，以50马力4级电机为例，其效率不低于94.1%，噪声<74dB(A)、功率因数>0.8。
总之，美国在实施电机能效标准时很好地把法律效用和市场作用精密结合起来，既考虑了消费者的权益，又照顾到了企业利益，使得能效标准能够顺利贯彻。同时，各服务性机构为了使涉及电机效率的有关人员能够正确理解和使用电机的能效标准，通过各种方式和手段为他们提供服务。比如通过800免费电话服务，提供电机能效标准的有关技术信息、印发示范项目的资料、编写电机及其它负载经济运行手册、定期举办培训班和散发电机运行管理的计算机软件等（6），这些都极大地推进了美国高能电机的生产和使用，也增强了国民的节能意识。
中小型电机的发展趋势及市场预测(2)
(2002-08-14)
2、欧洲的高能节能电动机
欧洲的电机多采用德国DIN42673标准进行生产和规范（3），一般欧洲电机的各项性能比较先进合理，可靠性好，例如Siemens公司的1LA5、6和1FC6系列都是具有代表性的产品。对于高能电机过去没有统一的标准，生产量也不大。随着欧洲经济一体化的加强，欧洲地区的节能以及降低大气CO2含量的工作也提到了议事日程。1999年召开了高能电机会议，欧洲电机和功率电子制造商协会（CEMEP）、欧洲委员会（EU）能源组织联合提出了欧洲电动机效率方案，即CEMEP-EU协议。参加CEMEP-EU协议低压电机效率标准制定的有ABB、AEG、Brook Hansen和Siemens等知名电机制造厂商。该方案适用于1.1~90kw、2级和4级的电动机，要求今后生产的电动机在产品铭牌上必须有效率标志。该标志有三种形式，具体以效率指标来划分：每一规格电机分为低指标和高指标两档效率标准，效率值低于低指标的称为eff3电机（即当前生产的电动机），该eff3电机到2006年就不再生产；介于低指标和高指标之间的称为eff2电机（相当于我国Y2系列电机的效率等级）；高于高指标的称为eff1电机。Eff2和eff1电机均为高能电机，CEMEP-EU协议规定到2003年底，高能电动机必须占50%以上（1）。以7.5KW、4级电机为例，其效率指标分为87%和90.1%两档，不同效率标志的电机分类见表2。
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效率值 降耗指标 年运行时间
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Eff3 <87%
Eff2 87%~90.1% 20% 2000h
Eff1 >90.1% 40% 4000h
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相比较而言，美国相应规格高能电机的效率为89.5%，欧洲eff1为90.1%，略高于美国EPACT指标。但是由于欧洲效率试验方法是假定负载杂耗为输入功率的0.5%，而美国为实测值，因此欧洲的eff1高能率电机实际上要略低于美国EPACT指标规定的效率水平（1）
国外的电机厂家为进一步提高电机的效率，还努力将新材料、新工艺等引入电机的设计和制造过程中，如稀土永磁交流同步电机已经得到广泛的应用。以11kw、4级电机为例（1），同机座号的永磁交流同步电机与其它电机的效率对比如表3所示：
表3 永磁电机效率与其它电机效率的比较
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Y系列 EPACT高能电机 NEMA设计 永磁同步电机
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效率 88% 91% 92.4% 93.2%
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可以预测，稀土永磁电机必将以效率高、体积小、结构简单等一系列优点在工业生产和日常生活中得到广泛应用，并被认为是21世纪较具发展潜力的电机品种。
总之，高能化是中小型电机的发展的主题。
3、风力发电机
风力发电作为可再生的清洁能源日益受到重视，欧美等国家均制定了发展风力发电的规划，并投入大量经费开展研究和推广应用，经过近20年的快速发展，风力发电技术已日趋成熟，并已能够并网运行。美国加州风电场每千瓦时的发电成本已低于核电，接近油电，风电已经具备了与常规能源竞争的潜力。目前，世界风电装机容量已超过1000万kw，并且发展迅速，表4为1994~1998年间世界风电装机容量情况统计（10）。
表4 1994~1998年间世界风电机组装机容量统计
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世界风电装机 较上年增长 年增长率（%）
容量（万kw） 容量（万kw）
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1994年 348.9 49.2 16.4
1995年 490.0 141.1 40.4
1996年 617.2 127.2 26.0
1997年 718.3 101.1 16.4
1998年 928.3 210.0 29.2
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风电机组分为大、中、小三种类型，一般单机容量小于100kw的为小型，100~1000kw为中型，大型1000kw为大型，目前风电机组以中小型为主，丹麦的风机制造业处于世界的靠前水平，它出口的风电机组占全球销量的60%以上，机组容量在300~600kw之间。
预计到2005年将超过1850万kw，相当于180亿美元的市场。目前世界风电装机容量较多的国家有德国、美国、丹麦（10），他们的装机容量均在100万kw以上。（目前我国的装机容量为40万kw左右，世界排名第8位。）
