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中国的电机已经落后于西方,引进一家公司后,为什么我们能迅速弯道超车?
Network 2021-10-22 15:09:00 737浏览 编辑:kim

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2013年以前,国内很多人对新能源汽车的发展持悲观态度,一是电池技术不高端;二是电机技术落后。要知道,对于新能源汽车来说,电池和电机的重要性不亚于传统燃油汽车的发动机和变速箱,我们在传统燃油汽车领域落后于西方的原因主要是在发动机和变速箱领域。当时在新能源汽车领域,电池和电机又落后了,难道我们要在新能源汽车领域重蹈覆辙?时间很快就到了2018年,当时中国在锂电池领域虽然不敢说技术世界第一,但是靠着巨大的销量养活了电池公司,至少我们和韩国位于世界第一梯队,至少在新能源汽车领域,我们成功抓住了一个核心领域,另一个核心没有掌握的就是电机。2018年有一个分析,2018年有人分析说中国在电机领域落后西方5年,但是没有人想到在很短的时间内,中国在最高的电机领域实现了弯道超车,从落后到领先,中间发生了什么,今天我们一起回顾这段历史。并谈谈中国在电机领域的成就。

电机也叫电动机、马达,1821年,世界上第一台电机问世,它的发明者是著名的科学家法拉第,有些人可能不知道,电机的诞生比内燃机早了很多年,真正意义上的内燃机是1876年问世的,德国的奔驰在汽车领域为什么是顶级品牌之一?因为世界上第一辆真正能应用内燃机的汽车,是在德国发明的。中国的第一台电机诞生于1905年,但不具备实用性,当时只是用于教学展示。1917年中国制造了第一台实用的直流发电机,比西方晚了近百年,这也导致中国在电机领域一直落后于西方,在电机领域,日本已经走到了世界前列很长时间了,当然这里说的是整体情况,电机其实可以分为很多领域,比如交流电机和直流电机,直流电机又分为很多种类,比如永磁式有刷电机,各种和/复/窜励磁式电机,无刷电机等。而交流电机有异步电机、同步电机、开关磁阻电机,下面又可以分为很多子目。一个小小的电机有这么多的分类,那自然就代表了后面更多的技术差异和优秀。电动机的用途非常广泛,大到油井、船舶、汽车、飞机等开采设备,小到手机、光盘等小产品。



在2019年之前,中国电机的整体情况落后于日本和其他国家,甚至中国大陆和台湾的电机企业都比大陆好,但一家美国公司给了我们一个机会,它就是特斯拉。特斯拉刚做汽车时,第一种情况是选择合适的大功率电机,当时世界上没有任何一种电机能满足特斯拉的需求,因为当时的电机想达到200马力的内燃机,电机的重量就要达到800多磅,当时特斯拉还不出名,订单只有几千台。所以世界各大电机巨头都不愿意接这个单子 2005年,特斯拉找到了台湾富达电机,富达电机花了三年时间攻克了这项技术,终于造出了让特斯拉满意的电机产品,重量只有100磅,从这时起,特斯拉汽车的电机订单全部交给了台湾富达企业。虽然2012年前后特斯拉汽车销量很低,但到2015年销量就超过了5万辆,这让福达大赚了一笔,而台湾的电机相关产业也跟着大赚了一笔,比如台湾和大企业,专门给福达提供齿轮,又比如台湾给茂电子,负责电控部分。本来台湾的电机产业就占有先进的优势,现在又有了特斯拉的加入,这让台湾的电机产业在2019年前继续辉煌。


2019年1月特斯拉在上海的超级工厂要开工了,那么进入上海它能得到很大支持的一个前提,就是特斯拉承诺90%的零部件本地采购,也就是说特斯拉上海汽车工厂制造的汽车,90%的零部件将用于中国本土生产的产品。这其实相当于一个产业链的转移,这和我们早期的市场换技术的思路有些类似,但这次我们是市场换产业,我们要用特斯拉来培育中国的新能源汽车相关产业链,而这个时期的电机产业正在崛起。

为什么特斯拉要放弃中国台湾而选择中国大陆?至少有三个原因。1、对新能源的巨大支持,特斯拉有巨额贷款和土地等政策支持;2、中国的新能源汽车市场巨大;3、中国电机和锂电池产业的快速崛起。这里重点说一下电机产业的快速崛起,2019年之前中国电机产业的整体情况确实落后于日本等国家,但我们有一个法宝,那就是令世界羡慕的巨大稀土储量和加工技术。从2018年开始,特斯拉开始尝试永磁电机,因为永磁电机的优点太多,可以说永磁电机已经成为电机领域技术最先进的存在,永磁电机的核心原材料是钕铁硼磁铁,需要钕、铁、硼等稀土冶炼得到,这种磁铁最早由日本发现,美国通用公司改进了冶炼方法,所以当时在这个领域日本和美国都走在前列。虽然我们在这个领域落后于日本和其他国家,但是我们有足够的稀土支持我们,因为这三种稀土基本上掌握在我们自己手中,这三种稀土占一块钕铁硼磁铁成本的30%-40%。日本每年需要从中国进口大量的稀土用于永磁电机的生产,所以我们掌握了最核心的原材料,有价格优势。我们可以接更多的订单,然后有足够的资金继续积累技术,往上爬。

2019年1月特斯拉在上海的超级工厂要开工了,那么进入上海它能得到很大支持的一个前提,就是特斯拉承诺90%的零部件本地采购,也就是说特斯拉上海汽车工厂制造的汽车,90%的零部件将用于中国本土生产的产品。这其实相当于一个产业链的转移,这和我们早期的市场换技术的思路有些类似,但这次我们是市场换产业,我们要用特斯拉来培育中国的新能源汽车相关产业链,而这个时期的电机产业正在崛起。

为什么特斯拉要放弃中国台湾而选择中国大陆?至少有三个原因。1、对新能源的巨大支持,特斯拉有巨额贷款和土地等政策支持;2、中国的新能源汽车市场巨大;3、中国电机和锂电池产业的快速崛起。这里重点说一下电机产业的快速崛起,2019年之前中国电机产业的整体情况确实落后于日本等国家,但我们有一个法宝,那就是令世界羡慕的巨大稀土储量和加工技术。从2018年开始,特斯拉开始尝试永磁电机,因为永磁电机的优点太多,可以说永磁电机已经成为电机领域技术最先进的存在,永磁电机的核心原材料是钕铁硼磁铁,需要钕、铁、硼等稀土冶炼得到,这种磁铁最早由日本发现,美国通用公司改进了冶炼方法,所以当时在这个领域日本和美国都走在前列。虽然我们在这个领域落后于日本和其他国家,但是我们有足够的稀土支持我们,因为这三种稀土基本上掌握在我们自己手中,这三种稀土占一块钕铁硼磁铁成本的30%-40%。日本每年需要从中国进口大量的稀土用于永磁电机的生产,所以我们掌握了最核心的原材料,有价格优势。我们可以接更多的订单,然后有足够的资金继续积累技术,往上爬。

当时电机技术中常用的铜线是圆的,后来为了提高电机的功率密度,工程师发现可以把圆线改成扁线,因为圆线会导致相邻的三根铜线之间有空隙,所以在一定空间内能放的铜线的截面积就少了,而扁线几乎没有空隙,所以在一定空间内能放的铜线的截面积就比圆的多了,提高了电机的功率密度。电机的功率密度。但是扁线电机的加工非常困难,因为它们之间不能相互干扰,为了解决这个问题,工程师们在扁铜线上涂了10层特殊材料,采用比较先进的绕线方法解决了这个问题,现在世界上主要的扁线加工能力基本上都在中国大陆,这意味着我们已经掌握了永磁电机的一项核心技术,永磁电机最关键的两个:永磁材料和扁线这使我们成为永磁电机领域的一线选手。事实上,我们在永磁电机的一些材料领域还比较落后。但我们拥有核心技术。

如果没有国家的远见,让特斯拉这个大胖子在搅动中国的新能源汽车市场,让那些骗取补贴的汽车厂苦不堪言,中国的电机行业就不会那么快崛起,电池领域也是如此。当然,最重要的一点是,如果特斯拉也学习一些企业为了盈利而做大,在技术上挤牙膏,不追求先进技术的极限,那么他们就不会大规模支持永磁电机,我们也不会有机会这么快崛起,如果特斯拉还是采用传统的感应电机,我们至少还需要5年时间才能在感应电机领域追上日本和中国台湾。虽然全面发展永磁电机对特斯拉有利,但也让我们的永磁电机技术得到了快速发展,算是互惠互利。




现在的特斯拉就像早年的苹果一样,追求极致的技术来推动行业的发展,可以说近10年来,全球电机市场正是因为特斯拉不断追求极致的技术,带来了全球电机技术的快速发展,也让中国的电机技术得到了巨大突破。比如,今年特斯拉Model Y换上了新的国产电机,价格不断降低,扭矩和功率反而比大陆以外的同类电机提高了近10%,这就是国产永磁电机的崛起,也让我们在这个领域整体上真正领先于世界。

除了永磁电机,国内一大批传统电机企业也纷纷崛起,低端的方正电机,五菱宏光Mini电机就是这家公司提供的,高端的华为三合一电机,暂时只在赛力斯上市,而在传统电机领域,大疆无人机上的电机就是一个代表。2020年全球新能源汽车电机装机量数据显示,比亚迪、方正电机蔚蓝动力、上海电驱动、宁波双林等6家中国企业,已进入全球前十。

现在新能源汽车的趋势是从1个电机到3个电机,而飞机领域也在向电动领域发展,有更多的领域已经开始使用永磁电机,这将使电机的需求增加,这将让中国的电机行业有更大的市场,也让我们赚取更多的利润。在电机领域,中国已经从完全落后变为部分领先。曾经我们只能生产低端的电机,一度被西方看不起,赚取的利润很少,现在我们在部分最高端的电机领域,已经领先世界可以赚取高额利润,并带动了电机行业的崛起和周边产业的发展。如果我国其他产业也能这样一步步从落后到部分领先,再到整体领先,那么我们的产业升级就不难了。虽然我们在高端电机领域占有一定的优势,但我们不能因此而骄傲,因为一些西方国家看准了,想改弦易辙,把我们的优势变成劣势。

比如,英国正在研发开关磁阻电机,这种电机可以不依赖稀土,在理论条件下甚至比永磁电机更节能,一旦英国突破了这项技术,他们就会以某些借口打压我们,此前英国技术战略委员会明确提出:任何采用永磁电机技术的新能源汽车不得在西方市场销售,理由是稀土金属的开采会对环境造成不可思议的破坏。理由是,提取稀土金属将对环境造成难以置信的破坏。汽油也会污染环境,那么为什么在英国不禁止使用呢?说得直接一点,英国没有稀土的优势,所以在新技术突破后提出限制永磁电机,说到底还是贸易保护主义。虽然传统的感应电机逐渐被永磁电机取代,但它也有自己的优势,日本在这个领域已经掌握了优势,并且拥有大量的专利,所以他们开始和奔驰、特斯拉合作,想开发出更强大的感应电机,试图在未来的新能源汽车中分一杯羹。所以即使我们在永磁电机领域暂时占据优势,也不能掉以轻心,除了继续公关永磁电机外,还要跟上西方的步伐,无论是传统的感应电机,还是其他方式的电机,我们都不能落下。但我们不必担心,无论是英国还是日本,他们的市场都太小了,即使他们掌握了领先的技术,但离开了这个巨大的市场又能掀起多大的风浪呢?2021年仅上半年,我国电机产品出口额就达98.9亿美元,而进口额仅占27亿美元,你可能想不到,进口我国电机产品的国家主要是美国、德国、日本这样的电机大国。中国的电机产业已经崛起,未来全面领先于西方是大概率事件。

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