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大比特资讯
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06专题报道SPECIAL REPORT
推动转型升级 百家企业聚探电机技术新发展
中国调研网数据显示,2017年中国电动工具增长速度达到30%,成为全球最大的电动工具生产国、出口国与消费国。电动工具的高速发展也带动了其中零部件的发展,微电机作为电动工具不可或缺的动力来源,自然与这一市场生息相关。
中国调研网数据显示,2017年中国电动工具增长速度达到30%,成为全球最大的电动工具生产国、出口国与消费国。电动工具的高速发展也带动了其中零部件的发展,微电机作为电动工具不可或缺的动力来源,自然与这一市场生息相关。
在电动工具迅速发展的同时,非正常化的市场膨胀导致电动工具行业出现出口企业打价格战实行低价竞销、电动工具产品质量参差不齐、优质电工企业倒闭、国内外市场发展不平衡、劣币驱逐良币等系列显示问题。
在面对庞大而混乱的电机工具市场,作为互利共生的微电机企业,又应如何同电动工具企业携手在恶性循环的市场竞争中的实现逆转?
前景备受瞩目
电动工具行业,属于先进装备制造产业,其产品被广泛应用于汽车、建筑、园林绿化、医疗设备、个人护理、航天等领域。因而全球经济水平的高速发展、城市化进程的全面推进对下游行业产生的影响,将连带推动电动工具市场的发展。
国亮电机有限公司陈洪毅经理在接受大比特记者采访时表示,电机工具受下游行业影响比较大,特别是建筑行业,但根据目前国内外市场的实况,可以预料电动工具的发展空间是非常广阔的。
他认为,现在对工作效率的要求越来越高,而电动工具的结构轻巧、携带使用方便、生产效率高、能耗低等优点,已成为家庭生活、工业中不可缺少的作业工具。所以电动工具的研发、生产可以大幅度降低工作劳动强度,在未来发展中,它的市场是值得被肯定。
此外,大比特记者在《2016中国电动工具市场白皮书》中发现,目前北美、欧洲和亚太成全球三大市场,占有70%的市场份额,其中亚太地区是全球制造动力工具中成长最快速的地区,2014年中国的份额就已达到31.5%,且有望在2019年市场规模估值中突破100亿美元,其中70%来自电动工具。
东昌电机(深圳)有限公司王如总监表示:“目前公司的电动工具销售渠道主要是外出口,电动工具虽然不是公司最核心的产品,但目前一年的业绩销量大概有三千万左右,处于行业中的中上水平。
中国电动工具不仅在国际中占有重大份额,国内市场地位也不容小觑。
2017年市场调研数据显示,我国已成为全球最大的电动工具生产国、消费国、出口国,且保持着30%的增长速度。电动工具产品产量与销量增长的同时企业数量也在增长。在2013-2015年的制造业企业数据报表中,记者发现,近年来国内从事电动工具制造的企业数量在翻倍增长,且保持着25%的增长速度,到2017年增长速度已达到30%。
(数据统计:中国产业网) 除了新生的电动工具企业,不少电机企业也投入到电动工具市场中,像东昌电机、蓝海华腾、万安科技、国亮电机、恒驱电机等知名电机企业在电动工具上的投入少则四五年,多达七年之久。
王如告诉记者:“公司在电动工具方面的投入已有六年的时间,目前仍属于探索阶段,我们是看好电动工具这个市场,所以一直坚持着,想走品牌化的道路。”
不管是国内还是国外,电动工具市场庞大、应用领域广泛、消费需求旺盛,备受全球关注,在未来发展中必然会迎来更大、更快、更强的市场空间。且多家企业相关负责人表示,电动工具在未来有望做成快消产品。
外热内冷
尽管市场庞大,电动工具的发展空间被普遍看好。但是经过调查,大比特记者发现,目前国内外市场出现了严重的“外热内冷”失调现象。
据前瞻产业研究所对2017年电动工具数据调查报告分析显示,目前国内生产的电动工具产品的出口率高达85%以上,出口量居世界首位,是居第二位的德国的两倍。
深圳恒驱电动总经理张宸华:“目前该公司55%的业务都在国外,因为与国内相比较,国外的需求比较大。”
国内企业对外贸这块的重视程度已经远超国内市场,不少企业还成立了专门的外贸部门,借着每年的广州会平台,扩大与国际之间的交流。深圳市鑫宝达电机有限公司销售代表曾威向大比特记者透露,外贸一直是该公司的主要业务范围,公司的外贸部门重点在加强与俄罗斯、土耳其、美国、瑞典等欧美国家的合作。
相较于火热的海外市场,中国市场显得格外平静。不少企业表示,国内市场一直在关注中,但考虑到目前我国电动工具的普及率跟使用率偏低,所以不敢投入太多。
东莞市深鹏电子有限公司总经理陈祖意说:“在国外,特别是欧美国家,基本每个家庭都有2-3套的电动工具,而我们国家基本很少有人使用,电动产品的普及率太低,对目前市场来说,过多投入对企业来说是一种风险。不过可以相信的是,国内市场是一个待开发的蓝海市场。”
可见,在电动工具行业,我国依旧面临着“外热内冷”的市场问题。国际市场就像是一个大蛋糕,先找到切入点的企业走在前端,占得先机,获取最大利益,追随其后的众多中小企业也迫切想要分到一块蛋糕,但是当越来越多的企业把目光投向一个地方,这块市场大蛋糕也有被侵蚀一空的时候。
海外需求激增,消费基数大,市场渐渐趋向饱和,而我国还处于高速发展中,虽说目前国内的自动化发展程度比较低,电机工具的使用率与普及率也比较低。但随着“十三五”期间,中国电动工具行业相关配套政策的逐步完善,内需市场有望继续扩张。
与此同时,国内电动工具市场的竞争形势也将更为激烈,部分技术领先、优势突出的区域龙头将通过兼并整合,做大做强,成长为全国、甚至全球范围内的领军企业。总之这是一块不断被看好的“蓝海”市场,具有开发挖掘的价值。
面临重大挑战
电动工具市场庞大,大家一致认可它的发展前景,但不能忽略的是,我国的电动工具行业正面临一个普遍存在但棘手难攻的现实问题。电动工具出口企业为了赢得市场和消费者,争相打起价格战,实行低价竞销,导致不少优质企业倒闭。
在2015年的企业类型划分统计中,国内电动工具企业(包括外资企业)生产的产品占国内市场的90%,其中跨国公司在华投资的企业占据明显的优势,排名前五的内资企业年销售额综合仅为国内市场的五分之一。时至今年,经过市场的新一轮洗牌,一些缺乏创新能力和技术能力的企业被市场淘汰,内资企业之间的竞争变得愈加激烈。
成本压缩、打压市场的同时伴随着技术水平有限、质量下降等问题,在今年的电动产品质量检测结果中,电动工具的不合格率接近30%。
不少专家认为,企业应当提高研发生产成本,提升产品质量,但有60%的企业均表示,价格上涨会造成客户流失。某企业负责人告诉记者,“如果电动产品的价格提高个10%,那么销量至少会减少50%,这对企业来说风险太大。”
针对电机工具市场出现的问题,多数企业持乐观态度,认为这是市场发展的必经之路,低迷期是短暂的,只要企业有实力、有技术、有品牌就能在市场中生存下来。
王如告诉大比特记者:“低价竞销是市场发展过程中的一个普遍现象,每一个行业都会出现这种问题。因为目前中国发展中的企业都处于一个无序的竞争阶段,发展中的公司为了去积累基金,省下成本,只能靠超低价竞争。但企业如果想要寻求更稳定的发展,打价格战不是长久之计。”
尽管质量问题跟低价竞销是社会各行业间的普遍现象,但市场对电动工具企业的要求越来越高,一方面质量品牌得过硬,另一方面还得兼顾市场,如果产品价格定位太低,利润压缩过于厉害,会出现系列无法控制的问题。
行业无领头羊 品牌缺失是祸端
低价竞销是影响市场不良发展原因之一,因为在面对来自同行的竞争压力,一般企业都会选择把竞争优势建立在价格上,通过压缩生产成本,以低廉的价格扩大销售,维持短期发展。
所以当市场出现问题时,很多的人会将原因归咎于企业之
间的恶性竞争,但大比特记者在调查中发现,价格战只是导致市场混乱的表象,主要问题往往出现在企业本身。
对一个企业来说,良好的品牌形象才是企业在市场竞争中的有力武器,但我国的电动工具品牌形象没有明显优势。
鑫宝达电机公司销售代表曾威说:“中国电动工具行业缺少一个极具影响力和号召力的领头羊,也急需打造一个国际顶尖品牌。但目前来说是很艰难的,因为国内的核心技术跟应用方式没有太大的优势,品牌知名度的宣传也不到位。”
此外,与国际市场高水平相比,我国的电动工具产品单一、质量参差不齐、企业的创新能力与技术水平又有限,特别是在国际中高端市场,占有的市场份额少,竞争力薄弱。
ReportLinker 市调机构调查显示,现在产品性能和质量,才是买家选择的重要指标。在接受采访的企业中有近七成受访者明确表示,买家在选择供货商时最看重产品性能和质量 ,其次是长期合作能力,价格则位于第三位。可见,市场与买家对供应商的技术要求和产品质量的要求远在价格之上。
以无刷直流电机为例,它是电动工具的核心,由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品,其自控式运行技术,避免了电动产品在使用过程产生因负载突变产生振荡和失步。区别于大型笨重的有刷电机,它凭借着便携化、小型化、轻量化等特点被广泛运用于各领域。但国内很多电动工具企业表示,目前国外的无刷电机技术水平在我们之上,国内做的还不是很好。
除了企业品牌与技术质量,企业的管理理念与发展方向的缺陷也是导致电工市场混乱的重要原因。
新能源电机有限公司总经理祝小建说:“企业管理与发展方向影响到人才资金的储备,这将决定一家公司是否有市场开拓的能力,是否能跟国外渠道接轨。我们国内除了博思、东昌、江特、大洋等少数电机企业有明确的发展方向,多数的发展中企业都被国外的渠道压制住,做一个低端的代工。”
联手面向中高端
电动工具企业与微电机企业生息相连,在市场化道路上,二者就像是一根绳上的蚂蚱。
杭州赛思伺服电机有限公司徐文举经理告诉大比特记者:“电动工具涉及面广,应用领域大,激烈的市场竞争会淘汰掉部分企业,到时候电动工具的业务量分散度会变得集中化,这意味着微电机的销量会有所消减,影响还是蛮大的。”
同时,微电机作为电动工具的核心部分,对电动工具产品的质量影响是非常大的。买家对整机厂有要求,那么对电机厂的要求就更高,电机厂的品质、信誉、产品质量都是影响电动工具企业口碑的重要指标。
如果双方都止步于模仿国外产品,照葫芦画瓢,没有自身核心技术与创新力,只会导致同质化现象进一步加重,产品单一化就会造成相互竞争,互相吞噬的结局。
微电机企业只有更专心更专注的把电动机做好了,加强电机结构方面的设计,提高电动机的操作性能,才能配合电动工具厂家做更深层的市场开发,快速有效的提升品质,实现国际一流化水平。
大比特记者在调查过程中发现,当企业之间有合作机会时,电动工具企业更看重微电机企业的技术与产品质量,而微电机企业则更注重电动工具企业的企业文化跟企业管理,但二者在品牌认知上高度契合,都致力于往中高端具有影响力的方向努力。
为了市场良性发展,作为互利共生关系的微电机企业与电动工具企业,要想在制造行业占得一定市场份额,应当联手加强合作,互相监督,朝着高目标、高等级的方向去努力,投入更多的研发资源,建立良好的制度、资源平台,不断挑战高技术、高难度的产品,从而提高自身的品牌。
(完) -
08焦点剖析FOCUS ANATOMY
普及率四年内或增10倍 洗碗机用电机有望爆发
随着人们对于生活品质追求的日益旺盛,作为品质健康家电重要一员的洗碗机,在近年迎来爆发式增长。相比2016年中国家电行业整体市场零售额3.2%的增长率,洗碗机市场零售额104.8%的增长率可谓是分外惹眼。电机作为洗碗机最重要的部分,随着洗碗机市场的爆发式增长,预计也将迎来爆发。
随着人们对于生活品质追求的日益旺盛,作为品质健康家电重要一员的洗碗机,在近年迎来爆发式增长。相比2016年中国家电行业整体市场零售额3.2%的增长率,洗碗机市场零售额104.8%的增长率可谓是分外惹眼。电机作为洗碗机最重要的部分,随着洗碗机市场的爆发式增长,预计也将迎来爆发。
洗碗机普及可期
目前,我国的洗碗机市场正处于快速发展期。据中怡康监测的数据显示,2013年至2016年,洗碗机零售额年复合增速84.1%;2016年国内洗碗机市场销售额19.8亿元,同比增长104.8%。此外,2017年洗碗机市场规模预计将达36.3亿元,同比增长83.7%。
尽管增长率喜人,但是在8月10日的“中国洗碗机消费普及活动”启动仪式上,中国家用电器协会理事长姜风表示,洗碗机在我国的普及率依然较低。西方发达国家洗碗机在家庭的普及率在70%左右,而我国还不足0.5%。
不过,姜风认为,如果这几年企业推广力度很大,消费者认知也能快速提升,洗碗机普及率达到5%的小目标2020年之前就有望实现。
行业人士也普遍看好洗碗机的发展,他们认为洗碗机作为新兴品类,一旦跨过百户家庭拥有量5%的导入期门槛后,市场便会迅速引爆。
电机企业相继布局
洗碗机有波轮式和喷臂式两种结构。波轮式洗碗机由单相异步电机带动装有洗碟物品的波轮旋转,并由单相异步电动机带动水泵供水、清洗碗、碟、定时操作清洗流程,定时器采用单相永磁同步电动机,对于上排水落地洗碗机,由单相罩极异步电动机驱动排水泵,把水抽到排水管排出。
喷臂式洗碗机,由清洗泵对水加压经喷臂的喷水孔喷出,喷臂受喷水的反作用力而回转,不断把水喷射到洗碟物品上进行清洗,排水泵是在清洗完成后进行排水。清洗泵和排水泵都采用单相异步电动机,定时器采用单相永磁同步电动机。
不管什么形式的洗碗机,电机均为洗碗机最重要的部分。随着洗碗机市场的培育与发展,电机企业也闻风而动。
在洗碗机市场爆发之前,威灵电机敏锐察觉到用户需求,并推出了相应的洗碗机电机,帮助客户抢占市场。目前,威灵电机有洗碗机用单相异步电泵,以及洗碗机用BLDC电泵2大类产品。
此外,江苏雷利也已布局洗碗机产品线。江苏雷利今年6月份正式登陆创业板,其招股说明书显示,通过IPO募集的资金中将有2.29亿元用于“节能电机及泵产品扩产项目”,在现有客户资源的基础上,将业务覆盖领域延伸至高端洗衣机及洗碗机市场。
虽然洗碗机还是一种新兴电器,市场占有率很低,但是洗碗机一旦成为人们生活中不可或缺的一部分,其市场将是非常之巨大。因此企业如果现阶段能够布局成功,就能在未来的市场上占得先机。所以在洗碗机市场高速发展的过程中,电机企业应抓住机会,提供更优质的电机产品。
(完) -
10焦点剖析FOCUS ANATOMY
政策放大招推广新能源汽车 电机企业应谨慎而为
日前,成都一项政策明确提出,“3年内逐步取消燃油货运车辆入城证发放”。成都为新能源汽车的普及大开绿灯,吸引了众多新能源汽车产业链企业的目光,投资人跃跃欲试。但是,以行政力量去强行推进新能源汽车快速普及,对相关产业链企业而言,却并非十足好事,电机企业也须谨慎。
成都放大招推广新能源汽车
日前,英法德等国家相继出台了禁止销售汽柴油车的时间表,引发广泛关注,这说明传统燃油车向新能源汽车转变已成大势所趋。
其中,德国宣布2030年停售燃油车,英国2040年禁售汽柴油车,法国也拟在2040前停售燃油车。
很多人在看到这个时间表的时候都觉得太快,大呼留给那些传统车企的时间不多了。然而,成都市最近的一条政策可能会更有爆炸力。
2017年7月20日,成都市人民政府办公厅印发了《关于成都市支持新能源汽车推广应用的若干政策的通知》。成都首开先河,明令在3年内将逐步禁止燃油货车进城,在诸多方面为新能源汽车大开绿灯。
这份文件被诸多媒体称为“我国新能源汽车推广应用史上的一个里程碑性文件”,称全国性同城配送车辆电动化已扬帆。
这样的力度可以说是相当之大,结合国家不断推出的新能源汽车鼓励政策以及各省市相关鼓励措施,国内燃油汽车的淘汰可能比上述国家的时间表还要提前。
虽然新能源汽车的普及是个好事,但以行政力量去强行推进新能源汽车的普及,力度过大就可能会影响新能源汽车产业的发展。
电机企业莫步光伏行业后尘
政策为新能源汽车大开绿灯,强力推广其发展与普及,各方投资势必会加快。电机作为新能源汽车的动力来源,相信不少企业会陆续在该领域有相关布局。
但有分析指出,投资狂热加速了新能源汽车领域的建设和规模扩大,如果不对投资进行限制,到2020年,建成的新能源汽车的产能比实际需求多出两倍多。而政策的不断加码,可能会进一步加大资本流入新能源汽车产业链。
对此,有行业人士表示,新能源汽车行业也有步光伏产业后尘的趋势。
对于光伏产业,有一位官员是这样评价的:“这些年各地大力推动的新兴产业粗放、无序、同质化现象明显,有的‘未大先衰’,比如光伏、LED。”
近年来,光伏产业因与新兴产业、高新技术等概念紧密相关,符合经济转型升级的要求而备受地方青睐,各地一哄而上发展光伏产业,造成产能急剧扩张并陷入危机。
所以,为了避免步光伏产业后尘,电机企业在未来的发展中不能盲目跟风,或是一味追随政策,而应该谨慎判断市场信息,量力而为。
(完) -
12焦点剖析FOCUS ANATOMY
惊!数万企业逃离深圳或引危机 再不扶持电机企业也跑了
新闻越短,事情越大。“近期,有超过1.5万家企业迁出深圳”这句话引起了轩然大波,制造业和学界都在疯狂刷屏。很多人认为这是深圳淘汰低端制造业以优化产业结构,实则不然。
新闻越短,事情越大。“近期,有超过1.5万家企业迁出深圳”这句话引起了轩然大波,制造业和学界都在疯狂刷屏。很多人认为这是深圳淘汰低端制造业以优化产业结构,实则不然。而问题的解决,竟需要国家方面对包括电机企业在内的制造业进行扶持,才或可解决。
1.5万家企业迁出深圳
最近,深圳市政协低调发布了一份《深化供给侧结构性改革,壮大深圳实体经济重点调研报告》,调研组明确指出:深圳制造业外迁已成潮流。报告引述2016年时任深圳市长的一次讲话内容:“近期,有超过1.5万家企业迁出深圳。”
对于企业迁出,很多人以为是政府导向,将低端制造业剥离,促进城市进一步发展。诚然,前几年由于深圳市政府主导开展的转移淘汰低端落后产能,外迁的企业大多是低端落后的制造型企业。
但是,深圳市政协的一份重点调研报告称,深圳大多数外迁的企业已经不再是低端落后的制造型企业,而是先进制造业,尤其是一些大中型企业。很多上下游配套的企业也随之迁走,这对深圳先进制造业的发展极为不利。
如大疆科技2013年就在东莞买地;2014年中兴通讯将生产基地迁往河源;2015年比亚迪在汕尾投资建设新能源汽车产业基地;2016年华为终端转移落户至东莞松山湖;富士康将众多生产线移到了郑州及内地诸多城市;欧菲光、兆驰股份、兴飞科技、海派通讯等企业,将生产线搬迁至江西南昌,建立了规模庞大的产业园区……
制造业,尤其是先进制造业的外迁,引起了各方关于深圳产业空心化的隐忧。调研报告甚至指出:“深圳产业空心化危险迫在眉睫。”
在调研组看来,目前,以制造业为中心的物质生产和资本,大量地迅速地转移到深圳外,这一过程自然会带来经济活力、税收、就业等方面的负面影响,无疑也将造成深圳产业空心化危险。
产业空心化兹事体大
深圳的产业结构也在加速调整。目前第二产业增速持续下滑,而第三产业比重加速上升。据统计,深圳第二产业增加值占全市生产总值的比重逐年下降,其中,2014年-2016年期间,每年以一个百分点的速度下降。2016年第三产业占GDP比重已突破六成。
对此,深圳市政府发展研究中心主任吴思康认为:盲目追求第三产业的比重会影响城市竞争力,会造成产业空心化;深圳的定位是创新型城市,创新一定要有制造业的支撑,否则创新容易成为无本之木。
在产业空心化这方面,英国的例子就不得不提了。
19世纪中期,英国曾经依靠其“世界工厂”的地位,使其经济发展创造了历史上的最高水平,同时也成为世界的金融中心。但随后,英国工业资本大举对海外投资,20世纪初,英国海外投资一度超过国内投资的规模,致使英国国内工业生产从 19世纪末期开始下降,技术进步速度明显放慢,最后被美国和德国超过,从“世界工厂”跌落为工业品进口国。从此以后的半个世纪内,金融方面的领先地位,也被纽约所取代,随后又被东京超过。
毕竟,制造业才是创造财富的行业,其他的都是行制造业创造的财富中通过自身协助制造业分享财富,没了制造业,服务业就无所依附。
当然,现在的美国正在重蹈英国的覆辙。过去40年里,美国工业就业规模急剧下降。所以,多年来,美国一直在喊的口号是,要让制造业回流。美国总统唐纳德·特朗普更是以重振美国制造业、治疗产业空心化作为一重大政绩目标。
为避免困境 须给企业减负
为了避免城市产业空心化的情况出现,针对深圳制造业发展所面临的主要问题,深圳提出了多项解决建议:动减税降费,降低实体经济发展成本;保障载体空间;实施人才战略;扶持中小企业,激发实体经济发展活力……这是深圳市政协发动268名市、区政协委员,调研近半年后形成的成果。
深圳正在努力挽回制造业流失的局面,然而中国也或将出现产业空心化的境遇,资料显示,国内部分制造业投资正在流向美国。
据商务部数据显示,到2015年,制造业已经超过金融业,成为中国在美直接投资的最主要的行业。商务部副部长王受文透露,2016年全年,中国利用外资的规模预计和2015年持平。相比于2015年6.4%的同比增速,去年中国吸引外资出现了明显的放缓。
而且随着越来越多国内外知名企业都逐步将工厂搬至成本更低的东南亚地区,中国制造业衰弱的轨迹愈加明晰。
所以不只是深圳,国内其他地区也应该支持制造业的发展,为制造业提供一个良好的生存环境。
随着近十年房价的飞涨,带动国内土地、房租、用工成本的不断攀升,再加上高税负,中国制造业步履维艰。电机企业作为劳动密集型的典型代表,日子也不好过。许多电机企业已经在二三线城市设置了新的工厂,甚至“举家搬迁”。
所以,降低税率、扶持中小企业、为企业提供工业用地等措施亟待实施。
其次是资金募集,越来越多的钱没有投入高端技术研发,而是流入房地产以及其他热门行业,对于想要摆脱低端进入高端化生产的企业来说,实乃转型路上的一大障碍。
此外,社会氛围也很重要。国内制造业一直被给人一种廉价、低端血汗工厂的印象,当下中国的年轻人越来越不愿意流入制造行业,这对制造业的发展也是一种打击。
如前文所言,中国想要真正强大,必须拥有强大的制造业和实体经济。制造业作为国民经济的支柱产业,在房地产泡沫变大 、社会风气愈加浮躁的时期,需要政府予以扶持,正如我们一直所呼唤的:“给企业减负、给企业家尊严、给实体经济活力”。
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14焦点剖析FOCUS ANATOMY
注意这十二点,微电机企业就能分享这400亿美元蛋糕
近日,国际市场调研组织MR发布了一份报告,预估在2017年-2022年期间,全球微电机市场的扩张速度将达到4%。2017年微型电机的销售额将超过300亿美元,2022年这个数据将持续增长,有望突破400亿美元。
过去几年,无刷直流电机在电动汽车上的使用见证了微电机市场的迅猛发展。更多的微电机制造商一直在关注电动汽车的便携式充电工具的发展,因为这些工具与未来全球环境保护问题息息相关。
此外,市场上还引入了许多提供高精度的压电电机技术。例如,New Scale Technologies公司开发的M3智能模块平台——“SQUIGGLE motor”,已成为革命性的压电小型微电机,它提供高性能运作。专家预计这些事件在预测期间将推动微电机市场增长。
随着电子技术的不断发展,微电机行业开始相互兼并和收购,电机企业逐渐加强与驱动制造业厂商间的合作。“从驱动到微电机”的现代设计,拉动了制造和生产过程的需求,以及微电机所需的材料,进而推动了全球微电机市场的发展。
此外,越来越多的汽车销售推动了电气设备的应用。汽车中的自动定量燃油喷射系统已经取代了传统的化油器,小型电动机已经取代了ABS系统。这些因素将进一步促进市场增长。
全球微电机市场发展12要点
1.无刷微电机有望在全球微电机市场上实现最大规模的采用。到2022年底,无刷微电机的销售预计将超过20000美元。
2.有刷电机的销量在预测期内会呈缓慢增长。
3.在应用领域,汽车细分市场有望在全球微电机市场中占据主导地位。预测期间,汽车行业微电机的销售收入预计将占据1 / 4的市场份额。
4.工业自动化将继续成为微电机的第二大应用。
5.在整个预测期间,微电机在飞机领域的应用需求将会持续低迷。
6.12v - 48v微电机将在电力消费市场上占据主导地位,预估到2022年,其销量增长会是最快的。
7.预计超过48V的微电机的销量将比12V微电机的收入更低。
8.预计微型直流电机将继续受到市场青睐,成为首选产品。预测期间,微型直流电机的销售将出现适度的扩张。
9.预计到2022年,微型交流电机的销量将出现缓慢增长。
10.2017年,在营收方面,亚太地区【不包括日本(APEJ)】将在全球微电机市场中占据主导地位,而且这种趋势将维持在整个预测期。
11.欧洲将继续保持微电机第二市场,营收获利仅次于亚太地区。
12.中东和非洲的微电机市场收入仍将保持在较低水平,但在预测期间的销售收入预计将高于平均水平。
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17焦点剖析FOCUS ANATOMY
制造业又一百亿大型企业破产 电机企业如何避免倒闭
又一大型企业破产!日前,扬州大洋造船有限公司发出通知,表示公司即日起将进入破产清算程序,船厂全面停工,职工不再上班。一石惊起千层浪,制造业因此而沸腾,电机行业也受到震动。
昔日百亿企业宣告破产
扬州大洋造船有限公司是太平洋造船集团的两大造船基地之一,成立于2003年,至今累计交付各类船舶213艘,以中型散货船为主,辅以集装箱船、海工船和液货船等。
大洋造船曾有过非常光辉的一页,在2010年就实现产值100.3亿元,成为扬州市第二家迈入“百亿”的企业。厂区占地170万㎡,岸线2km,正式员工4000余人,劳务工8000余人。
然而就是这个产值百亿的企业,因资金链断裂而破产。大洋造船发布的通知中表示,公司资金链断裂,经营陷入困境已经有相当长的时间,积重难返,破产无法避免。
而最终导火索是有债权人认为大洋造船不能清偿到期债权而向法院申请了破产清算,大洋造船根据实际情况考量最终接受,法院已经指定了政府部门组成的清算组作为管理人。
此外,由于拖欠职工薪资的问题,大洋造船于2015年起身陷讨薪风波中,员工因为公司无法支付工资和赔偿金而多次堵门讨要。2016年2月,大洋造船曾发布公司并购重组计划,拟以大洋、苏美达、中集、江苏口行、上海口行5公司暂时组成新的公司,采取船舶租赁的方式解决公司造船融资的问题。同时,实行大幅裁员计划,缩减员工至1,000人,裁员比例近40%。
制造业面临困境重重
大洋造船宣布破产,更像是中国制造业的一个缩影。随着产业环境的变化,中国制造业早已风光不在,困境重重之下,一批昔日颇有影响力的企业都相继倒闭。
首先是资源类产品价格上涨趋势不可逆转,制造业用工成本也逐年上升,然而利润追不上制造业生产成本上升,中国制造业低成本优势正在丧失。除此之外,税收偏高,也让中小企业苦不堪言。
除了成本问题,制造业还面临一个严峻的问题:中国现在劳动力结构性短缺,正遭遇民工荒、高级技工荒。
而且,鉴于当前虚拟经济带来的巨大财富效应,以及实体经济利润普遍微薄。很多制造业主选择脱实向虚,将更多财力投向了房地产、股市等虚拟经济领域。
另外,近两年开启的环保督查,对于很多艰难生存的中小企业更无疑是雪上加霜。
电机企业如何避免倒闭
制造业面临的困境,电机行业当然不能避免。而且我国电机行业大多是中小企业,这类企业在技术、规模、实力等方面本身就不如大企,所生产的基本都是中低端的微电机产品,同质化严重,市场竞争大,利润微薄。再加上这几年我国经济增速整体放缓,所以不少中小企业经营十分艰难。这种情况下,企业不应该坐以待毙,而应该主动出击,寻求变革。
其一,企业要想在市场中占有一席之地,首先要专注于做好产品。该紧盯市场趋势,顺应客户的需求,不断实现产品创新。
其二,减少在人工方面的支出,增加在自动化生产方面的支出,这对于企业的未来的发展创益有着非常重要的意义。
其三,做好资金链管理,防止三角债。
其四,中国制造业之所以出现当前的生存困境,这意味着过去的劳动密集型、低端制造生产方式已经难以持续了,中国制造业应该向中高端领域转型升级。
另外,今年以来,各级政府更加注重从供给端发力扶持企业:清理能源领域政府非税收入电价附加,降低电信网码号资源占用费、公安部门相关证照费等行政事业性收费标准,推动物流降成本,两会提出为企业减税……
相信电机企业能够抓住政府扶持契机,苦练内功,转型升级,由原来的低端制造业向中高端制造业转型,迎来更好的发展。
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18业界要闻INDUSTEY NEWS
全球首套盾构机永磁电机成功运行一周年 中车株洲电机再创千万合同
8月9日,从中车株洲电机公司传来消息,在其自主研制的全球首套盾构机永磁电机在武汉地铁2号线成功运行1周年之际,他们再次获得中国铁建重工集团多批次盾构机电机订单,合同总价值超过1000万元。
8月9日,从中车株洲电机公司传来消息,在其自主研制的全球首套盾构机永磁电机在武汉地铁2号线成功运行1周年之际,他们再次获得中国铁建重工集团多批次盾构机电机订单,合同总价值超过1000万元。
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20业界要闻INDUSTEY NEWS
借力资本市场 英搏尔打造电机控制器行业龙头
A股市场的“新能源汽车概念股”板块,又迎来一位新成员。7月25日,珠海英搏尔电器股份有限公司(300681.SZ,以下简称“英搏尔”)正式登陆创业板。作为国内电机控制器领域的“领头羊”,英搏尔占据了国内中低速电动车电机控制器市场超六成的份额。
A股市场的“新能源汽车概念股”板块,又迎来一位新成员。7月25日,珠海英搏尔电器股份有限公司(300681.SZ,以下简称“英搏尔”)正式登陆创业板。
作为国内电机控制器领域的“领头羊”,英搏尔占据了国内中低速电动车电机控制器市场超六成的份额。其主打产品广泛运用于新能源汽车、中低速电动车、场地电动车等多个领域。
此次公开募股,英搏尔发行股票1,890.00万股,发行价格17.46元/股,募集资金约3.3亿元。根据招股说明书披露的信息显示,此次IPO募集资金,将主要用于新能源汽车控制系统、新能源汽车控制系统工程技术中心等多个项目。
为数不少的市场人士分析,作为国内电机控制行业的领军企业,此番成功上市,将有利于进一步巩固英搏尔在业内的领跑地位。而受益于中国新能源汽车产业发展的长期利好,借力资本市场将让英搏尔的发展如虎添翼。
占领市场先机
在电机控制系统这个行业细分领域,英搏尔已是深耕多年。
公开资料显示,英搏尔成立于2005年,是一家专注于电动车辆电机控制系统技术自主创新与产品研发的高新技术企业,主营业务是以电机控制器为主,以车载充电机、DC-DC转换器、电子油门踏板等为辅的电动车辆关键零部件的研发、生产与销售。
英搏尔的主打产品电机控制器是电动车辆的关键零部件之一,在电动车中,电机控制器的功能是根据挡位、油门、刹车等指令,将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能,来控制电动车的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态,或者帮助电动车刹车,将部分刹车能量存储到动力电池中。
2009年,是英搏尔发展历史的一次转折。当年,英搏尔切入了场地电动车用电机控制器、充电机等产品的生产配套市场,在场地电动车应用领域逐步形成了替代进口的能力,维持了公司的正常运营,保持了研发的持续投入,为纯电动汽车用电机控制器等关键零部件生产销售打下了产业化基础。
与此同时,2009年起,国内中低速电动车快速发展,英搏尔为国内主流整车厂研发成功了高性价比的交流电机及控制系统,替代了先前普遍使用的性价比较低的直流电机及控制系统。2016年度,公司销售中低速电动车电机控制器36.54万台,市场占有率达到60.90%—— 一跃成为行业龙头。
不止于此,英搏尔还积极布局新能源电动车业务。2013年起,在国家新能源汽车购车补贴政策及充电桩发展等多重因素推动下,纯电动乘用车市场开始上量。2015年,国内新能源电动车的发展迎来一个高潮,英搏尔也在这一年达到了一个业绩巅峰——2015年,公司实现净利润9228万元。
同业领先优势
十年的行业累积,依托高性价比的优势和品牌号召力,让英搏尔一跃成为行业的“领军者”。
根据《中国新能源汽车产业发展报告(2016)》,2015 年新能源纯电动乘用车排名前10的企业中,吉利、众泰分列前两位,这两家在2015年国内市场产量合计占比在50%以上。而英搏尔正是吉利、众泰重要的电机控制器供应商。
经过多年发展,英搏尔核心产品得到国内主要纯电动乘用车厂商高度认可,在纯电动乘用车市场具有市场先发优势。一个可供作证的数据显示,2014年、2015年、2016年英搏尔的电机控制器在纯电动乘用车市场的份额分别为41.94%、27.45%、12.89%。
而在中低速电动车电机控制器市场,英搏尔也是战绩不俗。自2009年切入中低速电动车电机控制器市场以来,英搏尔已与国内主要中低速电动车厂商均达成战略合作关系。为满足各大主流整车厂商不同产品需求,英搏尔在保证品质情况下,研发出多种型号、价格适中的电机控制器产品,为整车厂商以质优价廉的中低速电动车开拓市场发挥重要作用。
招股书披露的数据显示,最近三年英搏尔核心产品电机控制器在中低速电动车市场(不考虑家庭作坊式的厂商市场)的份额分别为40.75%、75.72%、60.90%——成为无可争议的业界领头羊。
不止于此,经过多年发展,英搏尔主要产品的技术水平、生产工艺、质量以及综合性能领先于同行业,产品质量优势明显,在其行业占据重要的市场地位。
在技术研发方面,英搏尔坚持以高性价比的产品策略和贴近客户服务的市场策略为经营宗旨,开发出适应电动车辆整车厂商不同发展阶段需要的产品并得到大规模市场化运用。
在制造工艺方面,英搏尔建立了以发明专利“交流电机控制器总成”为核心的创新型产品工艺及电路布局,可以快速响应市场需求,进行标准化与规模化生产,保证产品质量的同时也能显著地降低产品成本,能快速满足客户个性化需求。
在产品质量方面,英搏尔不仅积极提高自动化水平,从美国与日本等国家购置行业先进设备,还要求公司研发中心、品管部以及生产部全程参与生产过程,严格按照下游整车厂商要求的质量管理体系执行,保证产品质量。
行业前景可期
成功登陆创业板,是英搏尔发展的一个重要“节点”,也是其深耕新能源电动汽车市场的一个新起点。
一个值得关注的政策背景是,随着人们环保意识的增强,北京、上海、广州、天津、杭州、深圳等地均出台了汽车限购措施,并对新能源汽车推出了一系列鼓励措施,在一定程度上促进了新能源汽车的消费。与此同时,国家密集出台购置补贴、免征购置税、政府采购、充电设施奖励等的支持政策,我国新能源汽车产销规模迎来一个快速发展期。
据工信部数据显示,2014、2015年是我国新能源汽车整体产量爆发性增长的阶段,2014年总产量为8.39万辆,超过以前年度总和;2015年产量更是达到了37.90万辆。2016年度,尽管受国家对新能源汽车补贴力度的调整,新能源汽车产量有所放缓。但从长期来看,国家对新能源汽车的长线支持已经是业内共识。
作为《中国制造2025》十大重点突破发展领域和七大战略新兴产业之一,新能源汽车已经上升成为国家战略,面临有利的发展条件。2016 年11月,国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出,2020 年实现当年产销200 万辆以上,累计产销超过500 万辆。由此测算,十三五期间我国新能源车年均增速可稳定达到50%以上。
新能源汽车领域的政策利好和市场潜力,无疑是给上游产业发展的一剂“强心剂”。基于此,英搏尔在招股书中谈及未来公司发展战略时表示:“将牢牢把握国家对电动车辆大力支持的机遇,继续致力于电动车辆电控系统研究设计、生产以及销售。推动产品优化升级,带动公司规模化以及高端化快速发展。公司将不断加强研发投入,做出性价比高、质量可靠的纯电动乘用车电驱动总成系统,给国内一流大型汽车集团和国外知名汽车厂商配套,为制造出中国大众能消费得起、高品质的电动汽车做出贡献。”
而在英搏尔的优势市场——中低速电动车领域,因为成本合理、经济性较好、使用便利以及节能环保等优点,中低速电动车得到普通大众消费者青睐,在三四线城市、城乡结合部、乡镇及农村地区等得到广泛应用,市场需求旺盛。
以山东省为例,据山东省汽车工业协会统计,2012-2016年山东省中低速电动车产量连续保持高速增长,同比增长幅度分别为196.4%、45.8%、54.4%、85.6%以及79.42%。2016年电动车产量已达到62.26万辆。
随着未来我国城镇及农村道路环境进一步改善,居民收入水平的逐渐提高,这部分消费者有强烈的出行工具升级换代要求。按照3%的总替代率保守测算,中低速电动车市场总需求将达到855万辆以上,从而带来等量中低速电动车电机控制器需求。
而按照与英搏尔密切相关企业60%的市场份额推算,这些企业的中低速电动车电机控制器潜在需求总量在500万台以上。这意味着,无论是在新能源汽车的增量市场,还是中低速电动车的既有优势市场,英搏尔在未来的发展均具有双重潜力。
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22业界要闻INDUSTEY NEWS
中通客车与大洋电机共同出资5亿元,成立氢燃料电池研发项目
7月27日晚间,中通客车发布公告称,董事会同意公司出资5000万元,与大洋电机(002249)、聊城开发区管委会合资成立通洋燃料电池科技(山东)有限公司,开展“氢燃料池系统及氢燃料动力总成系统的生产及研发”和“新能源汽车运营平台”等项目。大洋电机出资4.4亿元。
盖世汽车讯,7月27日晚间,中通客车发布公告称,董事会同意公司出资5000万元,与大洋电机(002249)、聊城开发区管委会合资成立通洋燃料电池科技(山东)有限公司,开展“氢燃料池系统及氢燃料动力总成系统的生产及研发”和“新能源汽车运营平台”等项目。大洋电机出资4.4亿元。
新公司经营范围为:纯电动、混合动力车辆驱动电机控制系统的研发、制造及市场营销;氢燃料电池、系统控制设备、零部件的研发、生产、销售;氢能源科技、系统控制技术、零部件的研发、咨询;新能源开发、技术转让、技术服务及技术咨询;新能源车辆动力系统零部件及总成的研发、生产、销售、技术咨询。
此外,公司出资8亿元设立全资子公司中通客车销售有限公司。主要经营范围是:汽车、汽车配件的销售及技术服务;汽车租赁;电动汽车充电设备的销售、安装与维护;汽车技术的咨询服务。
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24业界要闻INDUSTEY NEWS
东方电机副总经济师受贿35万 自首退赃获缓刑3年
7月31日,德阳市旌阳区人民法院公布杜某受贿罪一审刑事判决书。杜某在任东方电气集团东方电机有限公司副总经济师期间,收受他人贿赂款共计35.6万元。案发后杜某自首退赃,一审获缓刑3年,被罚30万元。
7月31日,德阳市旌阳区人民法院公布杜某受贿罪一审刑事判决书。杜某在任东方电气集团东方电机有限公司副总经济师期间,收受他人贿赂款共计35.6万元。案发后杜某自首退赃,一审获缓刑3年,被罚30万元。
经法院审理查明,被告人杜某于2009年1月20日被任命为东方电气集团东方电机有限公司副总经济师兼东方电气集团东方电机有限公司中型电机分公司(以下简称东电中型电机分公司)总经理。在其任职期间,与东电中型电机分公司有业务往来的多家供应商为了在订单获取及业务款支付进度方面得到被告人杜某帮助,先后多次向被告人杜某行贿。自2011年至2016年,杜某共收受他人贿赂款共计35.6万元。
其中,两次收受德阳市德重机电设备有限公司董事长王某甲现金,共计8万元。多次收受德阳市百鑫机械厂法人代表白某某现金,共计17万。2011年到2014年期间,收受德阳市万泰机械制造有限公司总经理王某乙现金,共计4万。收受德阳市泰山机电设备工程有限公司总经理蒋某用信封装好的现金2万元。两次收受德阳市恒丰机电制造有限责任公司总经理陈某某现金,共计3万元。两次收受绵竹丰源机电有限责任公司总经理魏某某现金,共计1.6万元。
法院另查明,东方电气集团东方电机有限公司中型电机分公司为中国东方电气集团有限公司四级子企业,属国有性质。
法院认为,被告人杜某身为国家工作人员,利用东电中型电机分公司与供应商签订加工、装配合同及产品、服务采购合同的职务便利,为他人谋取利益,非法收受他人财物共计35.6万元,数额巨大,其行为构成受贿罪。被告人杜某在侦查机关立案并采取强制措施前接侦查机关通知主动到案,如实供述自己的罪行,系自首,可减轻处罚。依据《中华人民共和国刑法》,法院一审判决,被告人杜某犯受贿罪,判处有期徒刑两年六个月,缓刑三年,并处罚金人民币30万元。
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26业界要闻INDUSTEY NEWS
湖州越球电机携手都有为院士共建“院士专家工作站”
7月31日,越球电机与中科院院士、磁学与磁性材料学专家都有为合作共建“院士专家工作站”签约仪式在湖州越球电机有限公司举行,成立湖州市南浔区第10个“院士专家工作站”,也是电机企业首个“院士专家工作站”。湖州市科协党组书记、主席董黎明,区科技局(区科协)主要领导出席了签约仪式。
都有为,中国科学院院士,磁学与磁性材料学家。南京大学物理系教授,博士生导师。1936年11月生于杭州。1957年毕业于南京大学物理系。中国物理学会磁学专业委员会副主任,中国颗粒学会超微颗粒专业委员会副主任、中国仪表材料学会副理事长。长期从事磁学和磁性材料的教学和研究工作,在磁性、磁输运性质与材料组成、微结构关系等方面的教学及研究成果突出。
近年来,南浔区高度重视“院士专家工作站”建设,发挥院士专家的技术引领作用,帮助企业培育科技创新团队,集聚创新资源,突破关键技术制约,推动产学研紧密合作。一是深入调研,精心服务。深入企业征求技术需求,了解掌握重点企业亟需攻克的重大技术难题,组建了符合专业需求的院士信息库。二是精准对接,登门相邀。根据企业需求,登门拜访院校和院士,为企业牵线搭桥,用诚意感动院士。今年上半年组织企业赴成都电子科技大学、上海交通大学、南京大学、大连理工大学、中科院大连物化所等院校对接院士和专家,成功签约2名院士。三是依托项目,创新成果。工作站邀请院士团队进企业,依托项目,制定规划,重点攻关,实现了一批具有国际和国内领先水平的技术突破,成功研发出一大批具有自主知识产权的重大科研产品。如森赫电梯开展的超高速无齿轮电梯安全节能关键技术及产业化应用项目,授权发明专利3项,填补了国内空白。
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28业界要闻INDUSTEY NEWS
法士特与上海电驱动签署协议 着力发展新能源汽车
6月14日,法士特公司与上海电驱动公司在法士特汽车传动工程研究院签署战略合作协议,双方将在新能源车辆上加强合作,促进新能源车辆领域健康稳定发展。
法士特公司董事长严鉴铂说,新能源汽车是未来发展方向,也是目前国家重点关注和支持的产业。作为汽车传动领域的杰出代表,法士特推出的轮边减速机、纯电动动力传动系统等多款新能源产品,覆盖新能源汽车的多个发展方向。
上海电驱动公司是国内新能源汽车电驱动系统的领航者,具有丰富的车用电驱动系统开发经验,是法士特新能源发展的最佳合作伙伴。希望双方能够密切合作关系,加强技术交流,优势互补,实现共赢发展。
上海电驱动总经理贡俊表示,上海电驱动公司将进一步加强与法士特在新能源领域的合作,为新能源汽车工业的发展贡献力量。
法士特公司董事长、党委书记严鉴铂,副总经理王顺利、刘义和上海电驱动公司总经理贡俊、副总经理王文丽出席签约仪式。
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30业界要闻INDUSTEY NEWS
德国标立电机成功收购Dornier Technologie
2017年8月1日—DC/BLDC小型电机和齿轮电机、执行器以及泵的领先制造商德国标立电机正式收购位于德国乌尔丁根-米赫尔霍芬(Uhldingen-Mühlhofen)的飞机座椅电子与气动部件及系统专业制造商DornierTechnologie Systems GmbH,收购协议自2017年8月1日起生效。
2017年8月1日—DC/BLDC小型电机和齿轮电机、执行器以及泵的领先制造商德国标立电机正式收购位于德国乌尔丁根-米赫尔霍芬(Uhldingen-Mühlhofen)的飞机座椅电子与气动部件及系统专业制造商DornierTechnologie Systems GmbH,收购协议自2017年8月1日起生效。本次收购的标的还包括Dornier Technologie GmbH & Co. KG和Dornier Technologie Beteiligungs GmbH。
德国标立电机与Dornier Technologie早已建立了密切合作并开发了电动座椅驱动系统PAXCOM。“本次收购完成后,现有的协同效应将得到发挥,决策过程将得以简化,我们确信,我们在飞机座椅调控领域的市场地位将得到进一步巩固和扩大。作为一家系统供应商,标立电机目前可以为全球座椅制造商提供所有电动座椅部件,包括机械部件”,标立电机全球首席执行官Peter Muhr强调。
“在被德国标立电机收购后,我认为Dornier Technologie及其团队不论在技术还是商业方面都会得到最好的发展。成为标立电机集团的一员后,Dornier Technologie可以借助其在欧洲、亚洲和北美洲的分部,充分拓展全球业务”,Dornier Technologie的现任经营者IrenDornier补充道。
位于乌尔丁根-米赫尔霍芬的DornierTechnologie工厂将继续运营,之后逐步发展成为标立电机航空事业部的中心。
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31业界要闻INDUSTEY NEWS
昕超盟机电:“智造”电机畅销北美
位于湖州科技城的湖州昕超盟机电有限公司主要生产各类家用电器马达及成品风扇系列,近几年来引进注塑机、自动入线机等一系列设备,技改之后产品品质更优,为企业海外市场开拓助力。企业去年获得湖州开发区外贸贡献奖,今年1至5月,企业远销北美的销售额近 8000万元,同比增长21.7%。
位于湖州科技城的湖州昕超盟机电有限公司主要生产各类家用电器马达及成品风扇系列,近几年来引进注塑机、自动入线机等一系列设备,技改之后产品品质更优,为企业海外市场开拓助力。企业去年获得湖州开发区外贸贡献奖,今年1至5月,企业远销北美的销售额近 8000万元,同比增长21.7%。
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33业界要闻INDUSTEY NEWS
汇川技术:子公司获得政府2000万元资助 提升精密机械竞争力
汇川技术(300124)于8月8日晚间公告称,公司参股子公司深圳市沃尔曼精密机械技术有限公司(沃尔曼)获得深圳市政府股权投资资金,沃尔曼获得资助资金2000万元,并于近日完成工商变更登记。
汇川技术(300124)于8月8日晚间公告称,公司参股子公司深圳市沃尔曼精密机械技术有限公司(沃尔曼)获得深圳市政府股权投资资金,并于近日完成工商变更登记。
公告显示,根据深圳市科技创新委员会2017年3月27日下发的《关于下达科技计划资助项目的通知》,公司参股子公司沃尔曼申报的与精密机械相关的研发项目已被批准立项,沃尔曼获得资助资金2000万元,其中1000万元为无偿资助;1000万元为股权投资资金,由深圳市金融科技服务中心按有关投资项目合同书对沃尔曼进行出资。该 1000 万元股权投资资金中,275.5717 万元作 为出资,占沃尔曼注册资本的 12.11%;投入资本超过注册资本部分形成的资本公积 724.4283 万元,在用于转增资本时由新股东深圳市科技金融服务中心单独享有。
根据公告披露的《股权投资项目合同书》,本次深圳市科技金融服务中心的持股期限为5年;协议要求沃尔曼应在项目执行期内投入不低于政府投资金额的自筹经费,双方投入的项目经费专项用于实施本项目研发或科技成果转化。项目期满且验收通过后,沃尔曼股东汇沣投资、汇程投资以协议转让方式按政府投资金额123.75%的价格受让深圳市科技金融服务中心全部持股。
公告指出,沃尔曼已经于2017年6月20日收到资助和投资资金。沃尔曼获得上述股权投资资金后,其注册资本将由 2,000 万元变更为 2,275.5717 万元。公司持有沃尔曼股权比例由20%下降为17.578%,沃尔曼仍为公司参股子公司。
资料显示,2016年5月,公司与汇沣投资、汇程投资、敦云自动化及斯洛伐克籍自然人Miroslav Volak和Jozef Barna共同发起设立沃尔曼;其中两位自然人以共同发明“缩减轴承和电动机技术”技术入股。该技术提供可靠且可微调的缩减轴承,用于降低滚动元件的转速。公司以此可建设精密轴承及相关精密机械部件的研发、测试平台,打造与公司伺服电机相匹配的精密轴承及相关精密机械部件,提升伺服电机产品的性能和竞争力。
分析指出,精密轴承及相关精密机械部件是工业自动化装备的关键基础零部件,对伺服电机性能和可靠性起着决定性作用。2017年一季度,公司通用伺服系统产品实现销售收入1.33亿元,同比增长105.88%。本次获得政府股权投资资金,有利于沃尔曼积极研发与精密机械相关的项目,对提升公司核心技术竞争力具有重要意义。
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34业界要闻INDUSTEY NEWS
南洋电机集团落户含山工业区并实现配件生产项目签约
8月16日,昆山南洋电机配件有限公司总经理何洁来园区洽谈南洋电机配件生产基地项目并成功签约。该项目由昆山南洋电机配件有限公司投资新建,南洋电机配件公司生产各种新型节能电机配件,产品主要用于出口,与世界电机行业龙头如ABB、通用电气、西门子等长期合作。
8月16日,昆山南洋电机配件有限公司总经理何洁来园区洽谈南洋电机配件生产基地项目并成功签约。
该项目由昆山南洋电机配件有限公司投资新建,南洋电机配件公司生产各种新型节能电机配件,产品主要用于出口,与世界电机行业龙头如ABB、通用电气、西门子等长期合作。2017年,公司考虑长远发展,计划将集团生产基地转移,经过多次考察,最终落户含山工业园区。
项目总占地约40亩,总投资1.2亿元,新建智能化厂房15000平米,研发及展示中心2000平米,其他配套设施1500平米。新上全自动树脂砂生产线一条,数控加工中心100台。年产特种电机配件2万吨,另在本地采购2万吨毛坯件,组装特种电机50万台。年产值约4亿元,其中出口额5000万美元,缴税2400万元,带动就业150人。
项目计划2017年8月正式动工,目前正在进行前期手续办理。
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35新品速递NEW ARRIVAL
Allegro MicroSystems, LLC发布全新电机驱动器IC A5950
Allegro MicroSystems,LLC宣布推出用于直流电机脉冲宽度调制(PWM)控制的全新电机驱动器IC A5950,该产品峰值输出电流达±3A,工作电压高达40V,新器件主要面向汽车市场。
Allegro MicroSystems,LLC宣布推出用于直流电机脉冲宽度调制(PWM)控制的全新电机驱动器IC A5950,该产品峰值输出电流达±3A,工作电压高达40V,新器件主要面向汽车市场,包括平视显示器、变速驱动、车门关闭和发动机热管理等应用。此外,它还可以在商业市场针对ATM自动取款机、机器人吸尘器、打印机、复印机、票务和售货机等应用来驱动无刷直流电机。
A5950具有输入端接设计,用于通过外部PWM控制信号来控制直流电机的速度、方向和转矩。A5950还集成有内部同步整流控制电路,以降低PWM运行期间的功耗,并能提供低电流待机模式以提高效率。内部电路保护包括过流保护、电机对地或电源短路、滞后过热关断、VBB欠压监控和交叉电流保护等。诊断功能包括一个模拟输出,可用于监测流经外部检测电阻和开漏FAULTn输出的电流。
A5950采用扁平型4mm×4mm,16触点QFN(后缀“EU”)封装,也可提供可沾锡侧翼(后缀“-J”)或16引脚eTSSOP(后缀“LP”)选项,均具有外露的电源焊片以增强散热性能。
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36新品速递NEW ARRIVAL
华大首度公开电机芯片研发成果 新品将搭载最新高性能电机MCU
华大半导体近期展示了最新的高性能电机MCU系列产品,以及基于该产品开发的风扇解决方案。这是华大半导体首次公开展示电机芯片最新研发成果以及未来布局规划,吸引了业界的广泛关注。
华大半导体近期展示了最新的高性能电机MCU系列产品,以及基于该产品开发的风扇解决方案。这是华大半导体首次公开展示电机芯片最新研发成果以及未来布局规划,吸引了业界的广泛关注。
众所周知,电机控制芯片作为微电机行业的基础,历来以高资本和高技术为壁垒,这两项特征决定了最终能够在该领域具备话语权的企业必须具备相当强劲的实力。尤其是电机系统的高可靠性需要电机、控制芯片和系统设计三方共同参与,这对于起步较晚的国内芯片厂商而言,无论是技术实力还是资本实力都有极高的门槛。
本次华大半导体亮相的最新专用电机芯片以及基于该产品开发的风扇解决方案。
本次亮相的HC32F150系列产品是华大半导体研发的基于ARM-CortexM0+的32位MCU,并且对电机控制进行了特别设计优化。例如提供强大的专用PWM控制器,专用电机控制ADC、运算放大器和比较器,用于相电流的检测和过流保护,提供周边模块反射联动功能,极大程度的简化用户PCB设计。该系列MCU在芯片资源方面提供高达128K的Flash以及8KRAM,适合多种应用场景;超宽电压设计,极大减少了用户在电源设计上的困扰。该系列产品支持多种开发环境,可以在最低成本上支持各种等级客户的开发和量产需求。
华大半导体将会在未来5到10年内,着力于电机的变频和伺服控制领域,其应用将逐步覆盖工业变频器、伺服驱动器、电动汽车、白色家电等电机控制领域。产品线布局囊括ARM-CortexM0+、M3、M4等内核。除此之外,还将利用集团优势资源,逐步将电机驱动MCU和功率器件、模拟前端等进行整合。
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37新品速递NEW ARRIVAL
Allegro发布全新低电压双极步进驱动IC
AllegroMicroSystems,LLC宣布推出一款新型低电压双极步进或双直流电机驱动器IC。A3916器件专为低电压步进电机或双直流电机的脉冲宽度调制(PWM)控制而设计,每个通道的输出电流可达1A,工作电压范围为2.7至15V。Allegro该款全新电机驱动器IC主要面向办公室和工业自动化、零售点、3D打印、医疗、闭路电视、玩具市场以及其他使用单节锂离子电池或3AA电池的应用。
A3916集成了所有的电机控制功能,其中包括通过PWM固定关断时间来控制电机绕组中的峰值电流,该峰值电流值由外部电流检测电阻的阻值决定。单电源供电从而不需要外部LDO,集成式电荷泵只需要一个外部电容。诊断输出信号输出低有效,并能够通知用户过温和过流等保护事件的发生。
A3916可提供两个封装选项,一种为扁平式3×3mm、16引脚QFN封装(后缀为ES),另一种为可替代引脚兼容扁平式4×4mm、20引脚QFN封装(后缀为ES,-1),两种产品都带有外露电源板引脚,以增强散热功能。
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38新品速递NEW ARRIVAL
Diodes 推出两款高频闸极驱动 IC
Diodes 推出的 DGD0506 和 DGD0507 高频闸极驱动 IC,专门设计用于驱动半桥组态 下的两部外接 N 沟道 MOSFET。 50V 的额定值可满足各种马达驱动需求,特别是无 刷直流(BLDC)马达。
Diodes 推出的 DGD0506 和 DGD0507 高频闸极驱动 IC,专门设计用于驱动半桥组态 下的两部外接 N MOSFET。 50V 的额定值可满足各种马达驱动需求,特别是无 刷直流(BLDC)马达,这类马达越来越常用在电池供电的应用上,像是无人机、风 扇、电子烟,以及包括电钻、手持吸尘器和搅拌器等无线电动工具。
两款高频闸极驱动 IC 驱动器采用逻辑准位输入(2.5V 起),可直接由 3.3V MCU 控 制,输出步进最高到 VCC供电(8V 至 14V),确保 MOSFET 获得完整强化,降低传导 损耗。 这些驱动器具备 1.8A 源极电流和 2.5A 汲极电流,可将拥有极低导通电阻 RDS(ON)的 MOSFET(包括 Diodes 的 DMT4002LPS)切换时间缩到最短,提升整体系统效 率。
两款闸极驱动器整合自举式二极管,可减少使用组件数量,并采用小巧的 3mm× 3mm DFN3030 封装,极适合空间与重量均受限的应用。 DGD0506 半桥仅需单一输 入,可将 MCU GPIO 脚位数减到最少,并可设定盲时为 70ns 至 420ns,提供设计上 的弹性。
如需更短的盲时,DGD0507 具备独立的高侧与低侧输入,可用于更高的切换频 率,传输延迟最大 35ns,能在 5ns 内完成匹配。 再加上其具备的防跨导电路逻辑, 确保高侧与低侧输出不会同时导通,藉此保护 MOSFET。 欠压锁定(UVLO)电路也 能保护 MOSFET,避免发生供电中断。
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39解决方案SOLUTION
步进电机的开环控制
开环控制方案中,负载位置对控制电路没有反馈,因此步进电机必须正确地响应每次激磁变化。如果激磁变化太快,电机不能够移动到新的要求的位置,那实际的负载位置相对控制器所期待的位置将出现永久误差。
系统设计时首先考虑稳态性能。由允许的最大位置误差和要求的最高步进频率选择步进电机和驱动电路。完成了这种选择之后,接下来应考虑怎样对电机和驱动电路进行控制,怎样把它们连接到系统的其他部分。开环控制具有简单因而成本低等优点,常用于简易的经济型数控机床改造等技术中。图1是典型的开环控制系统的方框图。相控制信号可以由微处理机产生,也可以用某种形式的时序电路产生。不管这种信号怎样产生,设计者都需要知道它在定时上有些什么限制。例如特定负载转矩的最高步进频率;又如电机加速负载惯量的时间等。
开环控制方案中,负载位置对控制电路没有反馈,因此,步进电机必须正确地响应每次激磁变化。如果激磁变化太快,电机不能够移动到新的要求的位置,那么,实际的负载位置相对控制器所期待的位置将出现永久误差。如果负载参数基本上不随时间变化,则相控制信号的定时比较简单。但是,在负载可能变化的应用场合中,定时必须以最坏(即最大负载)情况进行设定。当然,这样确定的控制方案对所有其他负载并非最佳。
1、启停频率
最简单的开环控制方式是步进频率恒定的那种控制方式(图2),电机在达到目标位置之前都以这个频率转动。相控制信号由时序发生器产生,时序发生器由来自恒频时钟的步进命令脉冲触发。“启动”信号接通这个时钟,使电机以等于钟频的步进频率运行;“停止”信号关断这个时钟,使电机停转。转动方向一开始就送到相时序发生器,因此,它产生的相控制信号能以合适的方向运转电机。目标位置送入减法计数器,并以这个计数器记录执行的步致。时钟脉冲同时送给相时序发生器和减法计数器。于是,相激励以恒定的钟频变化,减法计数器记录电机相对目标的瞬时位置。
负载达到目标位置时,减法计数器的内容成为零。时钟的“停止”信号利用这个零产生。如果恒定钟统频率太高,电机不能把负载惯量加速到对应的步进频率;系统或者完全不能工作,或者在行程的开始阶段失步。从静止开始,电机能响应而不失步的最高步进频率叫做“启动频率”。与此类似,“停止频率”是系统控制信号突然关断,而电机不冲过目标位置的最高步进频率。对任何电机-负载组合来讲,启动频率和停止频率之间的差别都很小。粘性摩擦使加速度和步进频率降低,但有助于减速,因此,提高了停止频率。不过,在简单的恒频系统里,时钟必须调整在两者之中较低的那个频率上,以此确保可靠的启动和停止。
电机从静止开始加速时,步进频率很低;每相激磁周期比相电路的电气时间常数长得多。在这种情况下,系统性能能够用电机的静转短/转子位置特性来分析。分析结果得知,(1)如果电机的转矩(TM)增大或负载转矩(TL)减小,则能提高启动额率;(2)减少系统惯量(电机惯量+负载惯量)也能提高启动频率。
在系统工作寿命内.由于零部件磨损,将影响负载转矩。为了允许负载转矩略为变化,恒频钟应比求得的启动频率略低,且可调。为了确保系统在工作速度情况下对机械谐振不敏感,还应考虑失步转矩/频率特性。如果算得启动频率恰巧等于谐振频率,那么,应改用较低频率的时钟,或者通过增加阻尼降低谐振影响。实际工作中,启动频率也常常通过试验求得。
2、加速和减速工作
因为步进电机系统的启动频率比它的最高运行频率低得多,因此,为了减少定位时间,常常通过加速使电机在接近最高的速度下运行。随着目标位置的逼近,为使电机平稳地停下来,重新使步进频率逐渐降低到启停电机频率。从初始位置往目标位置运动的整个过程中,步进频率都在变。若以曲线表示即得“速度曲线”,如图3所示。注意;减速可以比加速快得多,因为负载转矩帮助系统制动;而且,电机产生的减速转矩比 (a)速度曲线;(b)对应的位置/时间响应曲线加速转矩大。
3、开环控制的实现
对任何系统,选择控制方式都要考虑性能高和成本低等要求。例如,为了使加速方式最佳,也许要求按指数曲线上升,但是,实现的费用高。设计者也许会用比较简单的线性斜坡来折衷,因为这种斜坡能以很低成本实现。另一方面,集成电路工艺的迅速发展,使我们能以低价制成的芯片得到各种各样的电路功能,因此,估计以微处理机控制的潜在优点成为很现实的问题。在微机控制的系统中,常常可以把微处理机的富裕处理能力用来控制步进电机。这时,额外的存贮器成本和软件开发成本的增加很可能低于独立的硬件控制器的价格。
(1)以微处理机产生定时 微处理机很容易产生控制步进电机所要求的数字信号。开环控制中,即使负载很轻,步进电机也很少以大于10000步/秒的速度工作,因此,只要求微处理机每0.1毫秒发一次步进命令。而每次发送步进命令所需要的程序执行时间比0.1毫秒小很多,所以,微处理机完全有多余能力执行别的任务。使用中断子程序控制电机能使处理能力得到充分利用。
在这个实例中,电机的步数是固定的,步进命令之间的时间受从“TABLE”单元开始的查阅表里存储数值的控制。程序以设寄存器“指针”等于“TABLE”开始,因此,“指针”里装有查阅表中第一个值的地址。然后,把第一次步进命令发给激磁时序控制器,用它改变电机里的相激磁。
在发下一次步进命令之前必须进行延时,使电机有时间执行第一步。这时, 取出由指针寻址的延时数(第一次为查阅表里的第一个值)并把它存入“延迟”单元里。然后,检查这个单元的内容是不是零。如果是零,表示已经走到了这个表的末尾;不是零则“指针”加一,指向表内的下一个数。最后,控制程序返回主程序。
主程序继续执行直到发生下次时钟中断,它使处理机返回到电机控制子程序的“入口”。‘延迟”单元里的数减一并且与零比较。如果不为零,则控制立即返回主程序;如果“延迟”单元已达到零,则把下一步命令送到激磁时序控制器,并且往“延迟”单元装入查阅表里的下一个位。因此,步进命令之间的时间与恒定的时钟周期及查阅表中的数值成正比。例如:第一步命令发出之后,“延迟”单元装入“30”,于是,“延迟”单元减到零之前将产生30次时钟中断。
查阅表中的数值是考虑以6步上升到最高步进频率设置的,这个最高频率是钟频的l/l0。减速从长延时数值(25)开始,这个时间对应转子转过平衡位置而进入产生减速所需要的负转矩的位置。因为负载转矩产生的是负转矩,所以,使电机减速只需要4步。最后,系统逐渐静止,距离初始位置共14步。这时,程序检测到“延迟”单元内容为零并转到“停止”。 考虑14步运动的”延迟”值取样表该例中,走过的距离是固定的。不过,行程开始之前,程序可装入不同的目标位置。通过扩展查阅表和修改有关程序,能使步数增加。如果目标离初始位置少于14步,这时,可以删去查阅表里适当的位,使频率降低,步数减少。
(2)以硬件定时 如果加速系统需要执行的步数比较少,那么,相激磁定时可以用数字集成电路产生。例如,在图5 (a)小,精确的前三步定时由持续时间可变的延时时序电路产生,用它把电机加速到由系统钟频确定的步进频率。当接近目标位值时,利用后面的延时时序电路使电机减速。
系统最初静止,启动脉冲加到 “启动”输入端后,经过一系列逻辑“或”门作用到相序发生器上,相序发处器发生的激磁变化启动电机加速。启动脉冲同时触发第一级延时电路,把这个脉冲延迟T1时间,在这期间,电机运动到第—次相转换位置。经过T1延时后,第一级的脉冲输出送到相序发生器并触发下级延时电路。这种时序一直继续到所有延时电路都工作完。最末一级延时的输出用来启动恒频时钟,以恒频时钟生以后的步进命令,定时波形如图5(b)所示。
因为事先把目标位置送入了减法计数器。以后每执行一次,计数器就减一。因此,这个计数器记录着到达目标位置之前需要发出的步进命令数。当还需要执行的步数等于减速延时电路数时,减法计数器产生一个脉冲, 关断时钟并触发第一级减速电路延时T1,。到达目标位置之前的最后几步的减速控制由三级持续时间可变的延时T1,、T2,、T3,产生,它们顺序触发,产生送到相序发生器的步进命令。减速以长激磁周期(T1,)开始,让转子转过平衡位置和产生负转矩。 如果系统的最大工作速度接近失步频率,那末,也许需要20到50级延时,这时成本很高。通常,硬件定时仅用在工作速度比正常的启停频率高得不太多的场合。在这些应用中,延时时间能够用静转矩/转子位置特性曲线成功地预测。
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40解决方案SOLUTION
如何使创新的MCU实现高效节能电机控制
电机对能耗的贡献率在美国接近50%,因此降低电机能耗能有效地提高能源利用率,而采用先进的微控制器(MCU)技术来实现电机控制是一种有效的方法。本文介绍了最新的电机控制MCU技术发展及其应用。
电机对能耗的贡献率在美国接近50%,因此降低电机能耗能有效地提高能源利用率,而采用先进的微控制器(MCU)技术来实现电机控制是一种有效的方法。本文介绍了最新的电机控制MCU技术发展及其应用。
降低能耗的一个主要对象是电机,它消耗了美国总能耗的大约50%。家庭里随便都可以找到超过50个电机,一般会有70到80个,在工业领域,工厂自动控制对电机的利用也很广泛。
今天,MCU技术的最近发展允许电机能在更低的成本下更高效地运行。在某些市场上,这能加快从机电向电子控制的转变,从而能实现变速电机控制以优化电机的工作效率,并在器件的层面上降低所有应用的成本。
低成本无刷直流电机控制MCU
与经常应用在电机控制中的有刷电机相比,MCU控制的无刷直流(BLDC)电机消除了刷子磨损和弧形机构,这样电机的寿命本质上仅仅受限于轴承的寿命。此外,基于MCU的BLDC电机系统的优势还包括高效率、高转矩-惯量比、更高的速度性能、低噪声、更好的热效率和低EMI特性。
利用专门设计用于电机控制的大批量生产的8位MCU是一种解决数字电机控制问题的非常低成本方法。由于具有高达10MIPS 的性能和运动控制专用硬件(包括中心准直的14位PWM、一个运动反馈模块以及一个高速ADC),以前需要很贵处理器的应用现在可以使用低成本的8位 MCU解决。
图1:MCU在洗衣机中的应用实例 8位微控制器驱动一个三相ACIM可变频驱动。
某些MCU里的三相PWM控制,如PIC18F4431,可以用硬件提供一个BLDC的所有三项控制,尽量减少必须开发和调试的软件。高达8个可用的PWM通道,通常只需要6个来驱动三相电机。因此,剩下的两个通道可以用作其他功能,而不需要额外的器件。作为MCU的主要部分的带积分编码器接口的运动反馈模块减少了器件数量和系统成本。
具有采样率为每秒200K的ADC的MCU可提供闭环控制所必要的速度。两个不同通道的同时采用使得对电压和电流同时采样成为可能。在测量闭环电机控制中后端电动势(EMF)时需要这样的快速转换,在上升或下降沿使ADC与PWM同步的能力使切换噪声最小化。总之,这些模块使得不需要外部电机控制器件,如高速ADC和位置编码器。
在很多电机控制应用中,故障安全操作(fail-safe operation)非常重要。带有故障安全时钟监视器(一个内部RC振荡器,可以在晶振产生故障的时候用作备用时钟)的MCU使设计工程师可以用能提供高可靠性的数字控制。像在PWM上的可编程停滞时间(deadtime)延时使切换噪声最小化,可以减少数周的开发时间,并满足关键的程序最终期限要求以使新产品得以面市。在所有的情况下,带有可靠闪存的MCU提供快速面市的可能,以及在安装之前或在使用中根据要求变化来调整的灵活性。
市场推动因素及解决方案
家用电子设备中的电子电机控制要求、工业和汽车市场促进了对具有先进的电机控制外设的MCU的需求。
在家电市场部分,需要性能提高的电机控制来满足政府规划标准,例如美国的环境保护机构的能源之星计划,该计划促进厂商推出高效能家电。洗衣机是高性能电机控制的一个重要的领域。直接驱动的洗衣机消除了电机轴与洗衣机搅动器之间的传动带,允许不同的速度和搅动器模式。
一个生产商的完全重新设计的洗衣机与传统的洗衣机相比较,减少消耗38%的电量和17%的水。电机控制MCU根据洗衣量和类型调整电机的功率。然而,家电用户依然对最初的购买价格很敏感,因此生产商必须不断降低它们的开发和生产成本,以使更先进的电器能为更多的消费者所接受。
在家电中,专门为低成本电机控制应用设计的8位MCU集成了能尽量减少额外器件的功能。在电路板上的电机PWM、故障安全时钟监视器和高可靠的闪存条件下,最新的MCU简化了家电电机控制的设计,能实现低成本目标。
在工业应用中,电力成本和装配操作的停工时间会降低厂商的收益。关于电机性能提升的控制如何直接影响效率和收益的一个工业例子就是:将一个工业抽水机中的阀用一个带有基于MCU的可变速(VSD)系统替换。
对于抽水机或风扇,功耗与轴的速度立方根成正比,当轴速度降低10%,流量降低10%,功耗降低27%。如果速度降低 20%,功耗降低49%。通过使用MCU可变速电机控制,而不是恒速电机阀来减少流量,已经证明对于工业应用中的离心抽水机、风扇和吹风机来说可以得到 25-40%的能量节省。
工业应用的效益是明显的,使用MCU驱动的变速电机控制依赖于其他因素,例如灵活性和可靠性-这些因素能避免故障或检修带来的停工。带有闪存和EEPROM的MCU提供能通过可再编程特性,在当需要升级或控制程序要求改变的时候来解决工业用户要求的灵活性。带16KB闪存和 256B EEPROM的MCU在8位MCU中提供了足够的存储器来处理在工业环境中可能需要的很多改变。同样重要的是,Microchip公司的闪存采用的 PMOS电子可擦除的单元处理技术一般具有数据存储单元能承受1百万次擦/写循环,数据可以保持超过40年的性能。
已有的汽车电机应用包括采用电机来打开和关闭车窗和车门,以及定位车座。由于这些应用的使用频率很低,因此对低效率并不敏感,但利用率高的应用,例如乘客温度环境控制和引擎箱的风扇,则不断地消耗汽车有限的电能。电机控制MCU使得环境控制扇只以一个能保持舒适温度的速度运转,这样使噪声最小化,并减少功率消耗。
在很多情况下,电机控制MCU必须使用控制区域网络(CAN)或本地互连网络(LAN)来连接到汽车网络。对于车体电子,现在使用低成本LIN协议来减少整体系统成本。在一些MCU系列中,可以发现一个支持LIN1.2的USART模块,同时提供在起始位的自动唤醒和波特检测 (baud detect)。
随着控制算法在所有细分市场变得越来越复杂,数字电机控制器的性能从MCU上升到DSP层次。数字信号控制器(DSC)带来了更高的性能和价格可接受的、对设计工程师友好的MCU技术用作更成熟的电机控制设计,包括那些具有向量控制的应用。DSC工作速度高达30MIPS,带有高达144KB的闪存和电机控制专用的集成外设实现了更先进的、新的电机控制应用。采用基于DSP和DSC的电子电机控制,家电产业控制和汽车不仅工作效率更高、提供更多功能,而且价格可接受。
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41解决方案SOLUTION
特斯拉感应电机转子专利解析 工程师的精妙艺术!
应用在特斯拉(Tesla)Model S的感应电动机铜芯转子是一项创新的技术,即专利US20130069476。我将它称为工程师的艺术,用精妙来称赞它也不足为过。
应用在特斯拉(Tesla)Model S的感应电动机铜芯转子是一项创新的技术,即专利US20130069476。我将它称为工程师的艺术,用精妙来称赞它也不足为过。
我很喜欢这项专利,会尽量将它讲述得精彩一些。这项专利2014年和Tesla的其他专利一并公开,从此可以一窥其中的巧妙之处。
1. 首先卖个关子,在永磁同步电机占据大半壁江山的局势下,为什么Tesla要选择感应电动机?
电动汽车/混合动力汽车的电机解决方案一般有:感应电动机(即交流异步电动机),永磁同步电动机,开关磁阻电机三种。其中开关磁阻电动机震动、噪声较大,在大型客车上有所应用,而乘用车领域多为前两者,即感应电机或永磁同步电动机。说起感应电机和永磁同步电机的转子区别,从材料上看可以简单认为:除了两者都需要使用的硅钢片,永磁同步电机中使用了永磁材料,感应电机的转子则通常用铝或铜来制造。
那么感应电机和永磁同步电动机比较起来,二者孰优孰劣?我作了一张简单的图对比了它们的性能。
从性能上看,永磁同步电机在瞬态仍然可以保证较高的效率,同时有着更大的功率密度,因此适用于频繁起停的工况以及较小的乘用车布置空间。而感应电动机胜在成本低、可靠性更高,同时稳态的效率也不错(大部分工况85%~90%以上),因而在高速路网发达的工况以及较大的乘用车布置空间的条件下,感应电机可以满足需求。
此外,另一个很重要的因素是:永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料是稀土资源,对于稀土资源缺少或稀土工业不发达的国家而言,车用动力电机的技术方案是与国家安全相关的。
综合以上因素,应用两种解决方案的国家与地区如下图:
当然,也并不能一概而论地说,欧美英所有的电动车都使用了感应电机,永磁同步电机或铁氧体同步电机(这个技术也避免了永磁材料的使用)等技术方案在欧美英同样存在。而对于我国和日本而言,我国拥有全球70%的稀土资源,钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%(尽管高端钕铁硼产量有限)。日本则是稀土产业的大国,世界销量前三的钕铁硼公司:住友特殊金属公司、新越化学实业公司和TDK集团都是日本公司,其实力可见一斑。
因而Tesla选择感应电机是更可靠(没有退磁风险)、低成本(永磁材料成本占到同步电机材料成本的70%)、高效率的解决方案。至于Tesla是怎么将感应电机做到更加高效,就要看铜芯转子的技术了。
2. 铜芯转子的优点与制造
感应电动机的主流结构叫做鼠笼电机,名字的来源是由于它的转子结构好比就是一个鼠笼:
在工业感应电机的生产制造中,这样的鼠笼通常都是用铝铸造而成,铝有着较好的电导率和较低的熔点(660.4℃)成本也有优势,因而铸铝转子成为了感应电机转子的主流。
但是使用铸铝转子的感应电机效率有限,难以更进一步,如果使用电导率更高的铜来制作鼠笼,电机的效率将会显著提升!
不同金属材料的电导率如下图(蓝色线是铜,粉色线是铝):
但是问题来了,既然铜有百般好,为什么却不用它?原因是铜的熔点高(1083℃)、铜芯转子难以制造。
首先来看用铸造的方法来生产铜芯转子,在AC Propulsion和MIT关于铸铜转子的合作研究中,研究者尝试通过铸造相同尺寸的铜芯转子电机,来对比不同的铸铜工艺。他们先是尝试制造了直径为6英寸的转子,结果出现了下图的情况:
由于铸铜端环气泡过多、无法进入间隙等问题,6英寸的铜芯转子无法通过铸造方案制造出来。于是他们转而制造了3英寸的铜芯转子进行实验。
从该研究中,可以看出较大尺寸的铜芯转子对铸造有着极高的工艺要求,可靠的铸铜工艺还很罕见。
那么转而使用焊接呢?实际上,通过焊接手段制造铜芯转子是主流的技术手段,它的制造过程是这样的:先将铜条插在转子槽中,再在两侧焊上端环(端环通常使用离心铸造法制造,离心铸造的工艺可以排出其中的杂质和气泡),如下图:
但制造铜芯转子的焊接工艺需要采用感应钎焊,成本较高。且由于电机转子的工作条件,对焊接点的强度要求比较大。如果焊接点出现损坏,轻则影响整个电机的性能,重则造成转子损毁。
永磁体昂贵、铸铝转子效率低、铸铜转子工艺难度大、焊接铜工艺成本高,在这样的情况下,Tesla Motors是怎么做的呢?
3. Tesla的专利Rotor Design for An Electric Motor
先是与焊接鼠笼技术方案相同,将铜条插入了转子槽中,插完之后效果如下图:
实物差不多是这个样子:
然后,下一步本应该是焊接端环,而Tesla却另辟蹊径!
Tesla制造了一组表面镀银的铜质楔子,将这些楔子插入了铜条端部的间隙之中,这样一个机械构造的端环就制造完成了!
(楔子形状)
(转子端部爆炸图)
(转子轴向视图)
插完楔子之后,在楔子和铜条之间进行焊接,这个焊接要求比焊接方案中端环的感应钎焊成本、难度都低多了。焊接之后,再在两端箍上禁锢环(下图中107部件):
禁锢环的配合有效保证了转子的机械强度,实物如下图:
这个专利用巧妙的方案完成了低成本、高效率的铜芯转子制造,堪称Tesla的核心技术之一。
这一项技术曾是Tesla关于电机的秘密,我在阅读专利之前对此一无所知,仅仅是阅读的过程就犹如揭秘,十分过瘾,想来如果亲身参与机器的研发,一定是满满的得意!
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42解决方案SOLUTION
英飞凌PMSM电机控制系统的解决方案
永磁同步电机PMSM的特性决定了控制系统的复杂性,较为常见的PMSM电机控制系统主要由驱动器、主控制器(逻辑控制板)及各种传感器(电流传感器,温度传感器和旋变绕组等) 等组成。
永磁同步电机PMSM的特性决定了控制系统的复杂性,较为常见的PMSM电机控制系统主要由驱动器、主控制器(逻辑控制板)及各种传感器(电流传感器,温度传感器和旋变绕组等) 等组成,图2所示为英飞凌推出的应用于在EV和HEV上PMSM电机控制系统的解决方案:
图 2 PMSM电机控制系统 在上图所示方案中,驱动器由IGBT三相桥驱动板,HybridPACK2 IGBT(简称HP2)模块和直流母线电容组成。IGBT三相桥驱动板包括6通道的IGBT预驱动电路,开关电源SMPS,逻辑门电路,故障检测电路,电压及温度测量电路。由六个IGBT单元组成驱动PMSM电机的三相桥臂的HP2模块是英飞凌专门为EV和HEV应用而设计的大功率模块,其最大工作电压为650 V,最大额定功率为80KW,模块的最高运行结温为150℃。主控制器则搭载了英飞凌32位新型单片机TC1782(Audo-MAX系列)的最小系统电路,旋变解码电路,支持ISO26262功能安全解决方案的监控电路和传感器接口电路等。
主芯片选型
PMSM电机的控制要求主控制器不仅有强大的适合电机控制的专用外设,而且有很强的实时性能。TC1782是一款哈弗架构且有非对称双核(主核Tricore和外设控制协处理器PCP)的高性能32位单片机,主频高达180MHz,内置浮点运算单元FPU,支持DSP算法指令,2.5M字节FLASH,176K字节RAM。
TC1782与电机控制相关的重要外设主要是通用时间阵列GPTA和数模转换ADC。GPTA提供一套灵活的定时,比较和捕获功能,可以灵活地组合成信号检测单元和信号发生单元,应用于电机控制时可以支持动态控制的死区时间和不同于边沿对齐和中央对齐的非对称PWM输出。由硬件触发(如GPTA)并实现同步转换的数模转换模块ADC至少可以支持在电机应用中两相电流的同时获取。图3中所示为电机控制的一个单周期时序,GPTA生成一相带死区的互补式PWM波形,在PWM中点同时触发ADC0和ADC1的转换,ADC模块在完成对应通道转换后启动CPU中断服务程序。
TC1782的每个AD转换模块(ADC0和ADC1)都支持16 路转换通道,具有可编程的转换精度(8/10/12比特),12比特下最快转换时间小于1微秒。专用外设控制协处理器PCP可以承担大部分中断负荷,从而主核可以集中处理用于电机控制的复杂运算,如Park变换,Clarke变换和空间矢量调制(SVM)等。目前TC1782微控制器受到了越来越多的汽车厂商和零部件供应商的关注,被国内外主流OEM和零部件供应商选为电动汽车驱动电机控制器的关键部件之一。
硬件设计
依照PMSM主控制器所需要的功能、实际参与控制的对象以及主控制芯片的特点,PMSM电机控制系统主控制器硬件结构如图4所示。它采用了功能划分和模块化的设计思想,并根据功能需求分离成不同的功能模块。主控制器的主要接口技术参数为:
1)14路模拟量输人通道(12比特);
2)6路PWM输出(带电平转换);
永磁伺服电机的热阻与时间常数测试
3)2路CAN通讯接口(支持标定和系统通讯);
4)可配置并行或串行通讯的旋变接口电路(AD2S1210);
5)数字量输入(故障检测与诊断等);
6)数字量输出(急停控制与主继电器控制等);
7)电源系统。
图4 主控制器硬件结构 PMSM电机控制系统要求具有较高的安全等级,驱动器对主控制器的故障响应时间有着严格的要求,因此主控制器采用了符合ISO26262功能安全规范的监控芯片CIC61508设计监控电路。CIC61508具有可配置的电压监控输入,可配置的主CPU任务执行时间和可配置的故障响应时间及输出,可以实时监控主CPU的供电和软件的运行状况,按照预先配置好的故障响应输出控制其他IC的使能与复位引脚,从而实现系统的功能安全要求。
软件设计
PMSM电机的控制系统方案主要以磁场定向控制FOC为主(图5), 另外为达到最佳控制效果, 常常几种控制方案结合运用, 如采用最大转矩控制和弱磁控制原理(图6)以实现电机的效率最优和宽范围的调速方案, 集转矩控制和PWM 控制于一身的控制方案。
图5 磁场定向控制FOC 图6 转矩控制和弱磁控制 图5和图6中的PMSM电机控制系统方案中表明TC1782除了要完成和FOC相关的计算,如Clark,Park,i-Park和SVM[4]计算外,还需要对系统的一些信号进行采集,如相电流,母线电压,电机位置和转速等。另外考虑到主控制器参与系统通讯,以及功能安全上的要求,这些都将对单核CPU的负载是一个严峻的挑战。基于以上因素,按照主控制器的功能要求,将主控制器的软件开发模块化,分配给TC1782的主CPU和外设协处理器PCP,从而形成如图7所示的软件流程结构框架。
图7 主控制器软件系统架构 图7所示的软件系统架构中,主CPU在一个小型任务调度器的基础上,分别调用了英飞凌安全功能软件SafeTcore和PMSM电机控制相关算法软件,SafeTcore在CPU运行时循环检测系统的故障,测试项目可以依照要求进行配置,所运行的PMSM电机控制算法采用图5和图6中所示的控制策略进行。外设协处理器PCP除了运行安全功能软件SafeTcore软件监控主CPU的运行外,还可以处理和通讯相关的中断和信号采样中断等,从而降低主CPU的中断负载。
软件的旋变解码
如前所述,PMSM电机的位置和转速信息在电机控制中相当重要,旋变接口电路为获取这些信息提供了硬件解决方案。从ISO26262汽车功能安全规范要求的控制系统冗余性来看,需要提供第二种途径获取电机位置和转速信息,从而验证硬件解决方案获取的信息是否正确,提高系统的安全性,现有的欧洲电动车电机控制系统 常常使用软件的旋变解码作为硬件解码方案的备份。TC1782的高速FADC接口为这种方法提供了硬件基础,具体思路见图8所示:
上图所示的FIR变换及其后面的模块功能都是由软件来完成,CPU计算速度对PMSM这样的实时控制系统而言非常关键。多次测试发现,基于上述软件解码流程生成的TC1782软件代码在效率上可以达到5微妙的计算速度,效率上能够可以满足系统的应用要求。
测试验证
PMSM电机控制系统的测试在AVL的电机试验台上进行,其实物及系统架构如图9所示。母线电压和输入功率显示在Yokogawa的WT3000功率分析仪测试,电流传感器检测U相和V相电流,另外WT3000功率分析仪通过扭矩传感器和转速计测试PMSM电机的输出扭矩和转速。
图9 电机测试台架系统 图10所示为母线电压230伏、不同电源输出功率下的相电流和电流频率值,左图为26千瓦下相电流有效值为235安,频率为100.75赫兹,右图为51千瓦下相电流有效值为270安,频率为164.8赫兹。
图10高功率测试 结束语
电动汽车电机控制系统是电动汽车的核心部件,本文针对用于PMSM电机控制系统的主控制器进行了如下的设计与研发工作:
1) 根据电动汽车动力系统的控制需求,提出了电机主控制器的设计原则及功能划分,在此基础上确定了基于TC1782的主控制器的硬件结构及接口。
2) 参照ISO26262安全功能规范,在TC1782和CIC61508功能安全监控芯片为硬件基础上,集成SafeTcore功能安全软件包。
3) 试验表明,该主控制器能够很好的适应电动汽车的应用环境,到达了对整车动力系统进行有效的控制与管理的设计目的。
(完)