当前我国电机行业现状及发展趋势综述
摘要：本文主要介绍了电机，分析知网论文数量后，就永磁同步电机进行了具体的介绍与分析，介绍了永磁同步电机的电机结构，分析了永磁同步电机的应用领域（新能源汽车行业）和电机优点。同时对于电机行业进行了分析，研究了电机国内市场规模的历年变化过程，新能源领域的发展前景与现状和国内与国际的差异。
关键词：电机 行业分析 永磁同步电机
电机介绍
电机是一种通过电磁感应定律，将电能转化为动能或者将动能转化为电能的设备。在本文中，我所主要介绍的都是工业用的电机。
电动机的应用：电动机从电系统吸收电能，向机械系统输出机械能，作为驱动各种机械设备的动力；发电机从机械系统吸收机械能，向电系统输出电能。
电机的分类
从电机的功能分类
从电机的类型分类
电动机应用广泛，目前电动机重要的七大应用领域：
- 1、电气伺服传动领域
- 2、信息处理领域: 如硬盘驱动器、光盘驱动器
- 3、交通运输领域: 如直线电动机用于磁悬浮列车、地铁列车的驱动。
- 4、家用电器领域
- 5、消费电子领域: 如电唱机、录音机，手机马达
- 6、国防领域: 如鱼雷舵机
- 7、特殊用途领域: 一些特殊领域应用的各种飞行器、探测器、自动化装备、医疗设备等
目前主要研究电机介绍
对近两年来知网上的论文做一个统计，就关键词出现的频率而言，365篇论文关于控制器,367篇论文包含永磁同步电机，335篇关于步进电机，204篇论文关于伺服电机。
那么我们能得出一个初略的结论，目前永磁同步电机是电机领域的研究热点。
永磁同步电机的介绍
永磁同步电动机一般由：定子，转子，端盖等部件组成。永磁同步电机相较于同步电机，最大的区别就是在于转子使用了永磁体
定子绕组，围绕着定子铁芯进行环绕，通过控制定子绕组的输入电流的频率，可以控制磁场旋转频率，进而控制转速。如下图：
转子上面放有永磁体，根据永磁体的摆放位置不同，分为凸出式永磁转子，内埋式永磁转子。如下图：
永磁同步电机工作方式
永磁同步电动机不能直接通三相交流的起动，因转子惯量大，磁场旋转太快，静止的转子根本无法跟随磁场启动旋转。所以一般有两种启动方式：一种是通过变频调速器控制电机达到同步，一种是通过异步起动方式来达到同步。
变频调速器方式：永磁同步电动机的电源采用变频调速器提供，通过慢慢增加电子磁场的旋转速度，让转子启动。
异步起动方式：永磁转子上加装笼型绕组，以此来达到异步电机类似的启动方式。
研究介绍
这里介绍一下学者们的研究内容：学者在永磁同步电机方面，继续在探索和修改永磁同步电机的电机结构，研究了螺旋式、组合式和磁耦合式。
同时在永磁同步电机的控制领域做了大量的研究，之前提到的365篇关于控制的论文中，189篇都是关于永磁同步电机，如：永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制，永磁同步电机调速系统非线性自抗扰控制器设计与参数整定，基于占空比调制的永磁同步电机预测电流控制。
永磁同步电机主要应用
前面我们发现关于永磁同步电机的的研究非常火热，这其实与它的主要应用领域有着直接关系。据高工产研统计，早在2018 年电动车电机市场中永磁同步电机占比高达 91.4%，而交流异步电机及其他电机占比不足 10%，永磁同步电机占据绝对市场优势。最新的数据还没出来，但这数据也已经说明了永磁同步电机的火热。
永磁同步电机的市场优势与它的特点有直接关系。
1、节能、效率高
a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）；
b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。因为通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这样就导致电机通常工作在轻载区。对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
2、小体积与轻量化
a：永磁同步电机功率因数高低不受电机极数的限制，在电机配套系统允许的情况下，可以将电机的极数设计的更高，相应电机的体积可以做得更小。
b：电机效率的增高，相应地损耗降低，电机温升减小，则在采用相同绝缘等级的情况下，电机的体积可以设计的更小。
c：电机结构的灵活性，可以省去电机内许多无效部分，如绕组端部，转子端环等，相应体积可以更小。
电机行业分析
国内市场
2000-2011年随着国民经济的快速发展电机行业增长较快，年均增速约30%，2012-2015年进入平稳期，增速有所回落，2016-2018年是下行期，电机市场规模呈现负增长，2019年以来随着制造业复苏以及工业自动化的大趋势，电机市场增速实现较快回升，尽管2020年上半年受到疫情影响，但下半年以来经济复苏强劲，全年规模以上电动机销售收入逆势同增37%，当然这也包含风电抢装的因素，如下图：
全球电动化，全球低碳化的不断促进，新能源车驱动电机市场前景广阔，全球电动化趋势明确，欧洲碳排政策保持力度，多国开始进行碳限制，而中国决定在2030年实现的全国碳中和意味着我们要进一步投入新能源汽车行业，国内新能源车市场也将持续扩容，全球电动化将带来新能源车驱动电机市场需求的高速增长，是电机行业新的重要增长点。截至2021年5月底，据中国汽车工业协会，我国新能源汽车保有量约580万辆，约占全球新能源汽车总量的50%。
国际与国内
在2020年国内外市场对比如图：
但就伺服电机领域这一块，我国市场仍然大多被国外企业占据。
我国伺服市场近70%的市场份额由外资品牌占据的市场份额。主要来自日本和欧美品牌，包括安川、松下、三菱、台达、西门子、博士力世乐、施耐德、富士等，其中日系品牌合计占据37%的市场份额，国内以电机为主营业务的上市公司技术水平与国外仍有一定差距，主要参与中低端市场，但也不乏研发实力较强，技术持续进步，逐渐在高端市场形成国产替代的企业，我国本土品牌主要有汇川、广州数控、登奇、米格、埃斯顿。
参考文献
[1]刘佳敏,葛召炎,吴轩,吴公平,肖伸平,黄科元.基于占空比调制的永磁同步电机预测电流控制[J].中国电机工程学报,2020,40(10):3319-3328.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190897.
[2]孙斌,王海霞,苏涛,盛春阳,吕潇然.永磁同步电机调速系统非线性自抗扰控制器设计与参数整定[J].中国电机工程学报,2020,40(20):6715-6726.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.200018.
[3]刘珅,高琳.永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制[J].电机与控制学报,2020,24(01):10-17.DOI:10.15938/j.emc.2020.01.002.
[4]刘向东,马同凯,赵静.定子无铁心轴向磁通永磁同步电机研究进展综述[J].中国电机工程学报,2020,40(01):257-273+392.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190991.
[5]马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西.中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J].中国公路学报,2018,31(08):1-19.
[6]夏长亮,方红伟.永磁无刷直流电机及其控制[J].电工技术学报,2012,27(03):25-34.DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.2012.03.003.
