电机的发展现状及趋势论文

毕业设计开题报告 课题名称：电动汽车用永磁同步电机及其控制系统 一 、本课题设计的目的： 1、学习了解电动汽车的发展现状及未来的发展趋势。 2、学习电动汽车驱动系统的相关知识，掌握永磁同步电机的数学模型以及永磁同步电动机控制系统的主流控制策略。 3、深入学习电动汽车用永磁同步电机的控制原理、控制方法及运用仿真软件对控制过程进行仿真。 4、运用matlab/simulink软件建立一个初级的永磁同步电机的控制系统，包括硬件和软件部分并进行仿真实验。 二 、课题现状和发展趋势： 目前车用永磁电机的发展现状：（1）永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。 (2)电机控制器关键部件电机控制器用位置／转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。IGBT基本依赖进口，价格昂贵，国产车用IGBT尚处于研究阶段。 我国驱动电机及其控制器存在的主要问题：(1)电机原材料、控制器核心部件研发能力较弱，依赖进口，如硅钢片、电机高速轴承、位置／转速传感器、IGBT模块等。进口产品成本高，影响电机系统产业化。 (2)我国车用电机的机电集成水平与国外差距较大。控制器集成度较 低，体积、重量相对偏大。 (3)现阶段国家出台的电动汽车驱动电机系统标准较少，且不完善。如：不同类型电机系统采用同一检测标准，缺乏可靠性、耐久性评价方法等。 车用电机及控制系统的发展趋势如下：(1)电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。 (2)电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。 (3)电机系统集成化：通过机电集成（电机与发动机集成或电机与变速箱集成）和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。 三 、设计的重点与难点，拟采用的途径： （一）课题设计的重点难点是：1、学习分析车用永磁同步电机的优势；2、学习永磁同步电机的数学模型；3、根据永磁同步电机的数学模型分析最优控制策略；4、利用matlab/simulink建立控制系统并进行仿真试验。 （二）难点突破途径：1、查阅相关文献，对永磁同步电机进行系统的深入的学习与认识；2、学习matlab/simulink软件的使用，通过上机练习深入掌握。 四 、设计进度计划： 课题设计主要分为三个阶段： 第一阶段：1、复习永磁同步电机的相关知识，查阅资料学习永磁同步电机的优点；2、学习永磁同步电机的数学模型，总结其特点，可行的控制方法；3、根据其数学模型，研究不同控制策略的区别，并找出最优控制策略。 第二阶段：学习matlab/simulink软件的使用。 第三阶段：结合前期的学习，对简单的永磁同步电机控制系统的软件和硬件进行设计。

前瞻网摘要：近来，中国工业和信息化部原材料工业司副司长潘爱华指出：新材料是带动传统产业升级的革命力量，是推动中国技术创新的先导，历史上每一次重大新技术的发现和某种新产品的研制成功，都离不开新材料的发现和应用。新材料产业“十二五”发展规划提出了六大领域20个重点发展方向，稀土永磁材料位列其中。前瞻网发布的《中国稀土永磁材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》分析认为，稀土永磁材料需求结构中，风电、新能源汽车、节能变频空调是行业三大增长点。前瞻网发布的《中国稀土永磁材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，2001-2013年，我国稀土永磁材料的生产规模不断扩大，从2001年的产量不足1万吨，到2012年的10万吨，11年期间实现了翻番。2010年，我国稀土永磁材料产量为82600吨(实物)，比2009年增长48.56%，其中：烧结钕铁硼磁体78000吨，较2009年增长50%;粘结钕铁硼磁体4000吨，较2009年增长33.33%;钐钴磁体600吨，与2009持平。2013年，我国稀土永磁材料产量已超过10万吨，已超过世界总产量的85%，粘结钕铁硼的产量为4400万吨左右。前瞻产业研究院稀土永磁材料行业研究小组预计2015年，我国的稀土永磁材料将超过15万吨。

行业主要上市公司：大洋电机(002249)、中电电机(603988)、微光股份(002801)、卧龙电驱(600580)、方正电机(002196)、佳电股份(000922)、湘电股份(600416)、江特电机(002176)。

本文核心数据：全球工业电机规模、区域规模占比

全球工业电机行业发展历程

世界电机产品的发展历程始终跟随着工业技术的发展。电机产品的发展过程大约可以划分为以下发展阶段：1834年，德国的雅可比第一个制成了电动机，电机行业开始出现;1870年，比利时工程师格拉姆发明了直流发电机，直流电动机开始广泛应用;19世纪末，出现了交流电，随之交流电传动在工业中逐步得到广泛应用;20世纪70年代，出现众多电子器件;MAC公司提出了可实用的永磁无刷直流电机和驱动系统，电机行业陆续出现新形式，21世纪后，电机市场中已经出现6000多种微电机;发达国家生产基地逐步向发展中国家转移。

高效节能政策推动全球工业电机快速发展

电机在当今世界中的应用非常广泛，甚至可以说有运动的地方就可能有电机的存在。根据ZION Market Research披露的数据，2019年全球工业电机市场规模为1184亿美元。2020年，在全球降低能耗的背景下，欧盟及法国、德国等国家地区推出高效节能的政策，推动全球工业电机行业加速发展。根据初步估计，2020年全球工业电机市场初步估计为1494亿美元。

美国、中国、欧洲电机行业市场规模较大

从世界电机市场的规模分工来看，中国是电机的制造地区，欧美发达国家是电机的技术研发区。以微特电机为例，中国是全球微特电机的第一大生产国，日本、德国、美国等是微特电机研发主导力量，掌控着全球大部分高档、精密、新型微特电机的技术。从市场份额来看，根据中国电机行业规模以及全球电机总规模测算，中国电机行业规模占比30%，美国占和欧盟分别占比27%和20%。

全球著名电机公司多分布于欧洲、美国和日本

目前，全球代表性的十大电机公司有西门子、东芝、ABB集团、日本电产、罗克韦尔自动化公司、AMETEK、Regal Beloit、德昌集团、富兰克林电气和Allied Motion，多分布在欧洲、美国和日本。

全球电机行业未来朝着智能化、节能化转型

电动机产业在全球范围内尚未实现生产制造流程的完全自动化，在绕线、装配等工序中仍然需要人工与机器相结合的方式，属于半劳动密集型产业。同时，尽管普通低压电机技术已经相对成熟，但是在大功率高压电机、特种环境应用电机、超高效电机等领域，仍然有较多的技术门槛。综从全球电动机市场的发展趋势来看，其主要表现为以下几点：

以上数据参考前瞻产业研究院《中国工业电机行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。