[论文] 国家电机及系统工程技术研究中心(定稿)0830.doc

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1、国家工程技术研究中心可行性论证报告中心名称：国家中小型电机及系统工程技术研究中心依托单位：上海电器科学研究院主管部门：上海市科学技术委员会中华人民共和国科学技术部二九年八月目 录一、组建“国家中小型电机及系统工程技术研究中心”的背景及意义11.1 组建“中心”的重要性51.2 组建“中心”的必要性71.3 组建“中心”的可行性91.4 “中心”建成后对行业技术进步的作用及预期经济、社会效益11二、国内外研究开发现状和发展趋势132.1 国内外技术现状、发展趋势及国内外之间的差距132.1.1电机及系统技术发展趋势132.1.2国外电机及系统发展情况142.1.3国内情况及与国外的差距162.2

2、 相关知识产权状况212.3 技术市场需求分析212.4 国内同行单位的技术水平及实力比较22三、依托单位技术优势和现有的基础条件273.1 上海电科院现有工程技术研究开发情况283.1.1 依托单位工程技术研究开发经验283.1.2 依托单位成果转化的成功模式313.2 科研成果、专利、获奖情况323.3 组织机构与人才队伍情况443.4 科研基础及试验条件483.5 标准制修订条件533.6 依托单位的资信及其他状况553.7 技术创新以及管理体系条件56四、“中心”的主要任务584.1 组建目标584.2 工程技术研究开发594.2.1 恒速高效、调速专用电机设计技术研究及产品开发604

3、.2.2 电机变频控制技术研究及产品开发644.2.3 电机系统节能技术研究及产品开发694.2.4 电机及系统测试技术研究和平台建设714.3 开放服务74五、“中心”的总体设计和布局765.1 “中心”的基本结构单位及其职责、任务和相互关系765.1.1 “中心”组织结构765.1.2 “中心”组建形式775.1.3 “中心”的运行与发展模式775.1.4 “中心”的内部管理机制795.1.5 “中心”与依托单位的关系805.2 人员配备情况825.3 配套基础835.4 设备添置83六、经费概算846.1 经费总额846.2 分年度拨款计划846.3 经费安排84七、分年度工程进度85八

4、、“中心”建成后的预期成果868.1 工程技术研究开发能力和水平868.1.1 大面积推广868.1.2 试点、示范938.1.3 电机产品相关标准968.1.4 专利及著作968.2 开放服务能力978.3 运行管理、经济效益及自我发展能力988.4 成果对行业技术进步的带动作用99九、“中心”组建项目负责人情况9.1 “中心”组建领导小组1029.2 “中心”负责人102十、依托单位意见104十一、主管部门意见错误！未定义书签。十二、同行专家论证意见106十三、国家科技部批复意见10813.1 专业司审查意见10813.2 发展计划司意见108一、组建“国家中小型电机及系统工程技术研究中心

5、”的背景及意义中小型电动机（以下简称中小型电机）是量大面广、实现机电能量转换的重要驱动机械，广泛应用于工业、农业、国防、公用设施和交通等国民经济建设的各个领域，是各行各业不可或缺的核心动力装备。由于中小型电机及系统的应用范围十分广泛，其用电量占工业系统总用电量的75%左右，占全国总发电量的50%以上，世界各国政府和国际组织公认中小型电机及系统具有巨大的节能潜力。因此尽快开展中小型电机及系统的工程技术研究，对我国建设资源节约型社会和装备制造业水平的提升，具有重要意义（见附件1-1和附件1-2）。 上海电器科学研究院（以下简称“上海电科院”）是多专业、综合性的电工类产品的科研开发、标准研究制订、检

6、测业务的第三方公益性服务机构，是上海电器科学研究所（集团）有限公司（以下简称“上海电科集团”）按照国家推进创新体系建设，为继续发挥原有为行业服务、推动行业技术进步和发展的功能，加强高新技术成果转化，在上海市及有关部门的支持和推进下成立的。上海电器科学研究所成立于1953年，是原国家机械工业部直属的多专业、综合性的电工类归口研究所。1999年按照国务院的要求，和242家中央直属研究所一起实施属地化、企业化改制，由事业单位转制为企业性质的集团有限公司。上海电器科学研究所从成立之日起，承载了我国中小型电机行业发展的历史使命，负责并组织承担了国家中小型电机领域的近百项重大科研项目、产品开发推广及标准体

7、系的建设工作，完成了近百个中小型电机系列产品的开发及推广，为我国电机产业的从小到大、电机技术体系的从无到有，为推进行业的技术进步和产业的发展壮大起到了不可替代的作用。转制后，上海电科集团紧跟国际技术发展方向，更积极主动地为行业提供技术开发、检测认证、标准制修订等服务，在以市场为导向的技术服务中，依托中国电器行业协会中小型电机分会、中国电工技术学会中小型电机专委会、全国旋转电机标准化技术委员会、国家中小电机质量监督检验中心及中小型电机（现更名为电机与控制应用）杂志等创新服务平台，自身的综合实力也得到了长足的发展。我院研发的电机产品，在国内市场占有率达70以上，占国内产量的70%，占出口电机的30

8、。在国家节能减排政策落实和装备制造业振兴的紧迫形势下，中小型电机行业面临着结构调整、技术升级换代的严峻现实，上海电科集团义不容辞应担此重任。2006年针对国家开展“电机系统节能工程”的要求，在上海市科委支持下，上海电科集团率先组建了省级“上海电机系统节能工程技术研究中心”(见附件1-3)；为满足行业需求，又于2007年组建了“机械工业电机及其系统节能工程研究中心”(见附件1-4)。其宗旨是：以电机及系统节能工程技术研究中心为平台，以实施电机及系统节能工程急需的关键技术为目标，主要研究不同负载下电机及系统的节能技术、优化匹配技术、测试技术，在电机及系统节能工程技术研究方面迈出跨越性的一步。上海电

9、科院成立后，全面继承了上海电科集团（上海电科所）为行业服务的所有功能和机构，上海电机系统节能工程技术研究中心和拟组建的国家中小型电机及系统工程技术研究中心以上海电科院为依托单位。工程中心在基础科研方面，依托于有50多年历史的上海电科院专业技术队伍和技术优势；在测试条件及研究方面，依托于上海电科院所属包括国家中小电机质量监督检验中心在内的10多个相关实验室；在技术应用和产业化方面，依托于上海电科院下属的电机和电力电子中试基注：中小型电机一般按机座号（即电机轴中心高H，单位mm）来划分，通常把H80355划为小型电机，其功率范围为0.55315kW，电压有380V、690V等；把H355630划为

10、中型电机，其功率范围为2003550kW，电压有3kV 、6kV、10kV等（一般称为高压）。近年来，国外先进企业推出了低压大功率电机，将低压电动机机座号从355扩展到500，功率从315kW扩展到2000kW。地；在标准研究和制订方面，依托于挂靠我院的全国旋转电机标准化技术委员会的技术专家队伍；工程化推广方面，依托于上海电科院几十年来建立的产研联盟。上海电机系统节能工程技术研究中心目前承担了“高效、超高效电机设计制造技术及测试技术研究”、“达到IE3标准的节能型三相异步电动机核心技术研究”等国家科技支撑计划4项，863计划1项；上海市科委科技创新行动计划“电机及其系统综合节能技术研究与应用”

11、，“节能型电机研发公共服务平台建设”等纵向课题10多项；技术开发与服务横向课题100多项。近几年来开发完成具有自主知识产权、处于国际先进和国内领先水平的多个系列高效节能电机产品，已推广到50多家电机厂（100多家次）；智能化的电机及系统检测装置，已推广到2个国家级、3个省级质检中心和30多家企业；适合不同负载特性、不同电机特性的调速控制技术和装置，已在多个节能改造工程中应用。在该领域共申请国家专利约70项，负责起草了国标和行标40多项，多项技术填补了国内空白，得到业内同行的充分肯定，已成为行业技术创新的领军机构。拟组建的“国家中小型电机及系统工程技术研究中心”，三年建设期间将主要针对占中小型电

12、动机产量90%以上、应用面最广、用电量最大、技术市场需求最迫切、对节能降耗和振兴装备制造业影响最大的中小型三相异步电动机及其控制系统开展工作，结合主要的典型负载特性，主要是针对不同负载开展恒速高效、调速专用电机、电机调速控制装置、电机及系统节能、电机及系统测试技术开展研究及进行相应的产品开发。建设国家中小型电机及系统工程技术研究中心（以下简称“中心”）的重要意义如下：（1） 提升中小型电机行业整体技术创新水平的需要进入21世纪，我国传统的中小型电机及系统产业面临精细化设计和匹配、节能环保、高新集成、智能控制的挑战，新一轮市场竞争正在悄然展开，传统产业要持续发展，必须借助匹配精细化、产品高效化、

13、系统集成化、控制智能化技术来提升。由于我国工业领域在用电方式上长期处于简单粗放状态，一般通用电机即可满足要求，同时，电机、控制、被拖动机械（如水泵、风机等）的设计、生产环节一直处于各自封闭状态，因此在技术上无法满足高效能、精细化的需求。近年来，发达国家提高了中小型电机及系统的能效标准，对我国的电机出口设置了更高的门槛，同时，加大了对高效能电机系统的研发投入，意欲快速占领高端市场。相比较而言，我国在该领域的研发能力及投入、测试设备及手段、人才队伍、产品竞争力均远远落后于国外，差距正在逐步加大。因此，亟待建设国家工程技术研究中心来提高我国中小型电机及系统的整体技术水平和研发能力。（2） 推动行业技

14、术进步、搭建工程技术研究及服务平台的需要目前我国该领域研发能力分散，测试手段落后，建成后的国家级工程技术研究中心将更加有利于面向全国实行开放服务，接受国家、地方、企业、科研机构和高等院校等单位委托的工程技术研究、设计和试验任务，并为各方提供技术咨询服务；借助依托单位几十年来形成的行业地位和影响，以及成功的技术推广转移模式和渠道，可以较快、较大规模地推动行业整体技术进步。同时中心也为那些尚无研发能力的中小企业搭建了一个集研发、测试、标准为一体的公共服务平台。（3） 建设人力资源凝聚高地、为行业培养高质量工程技术人员的需要新经济发展中最紧缺的资源是人才资源。上海电科院在过去几十年中，通过与企业紧密

15、合作已开发近百个电机系列产品，成功地为行业培养了大量的高水平技术人才，得到行业的公认。如果获准提升为国家工程技术研究中心，必将有助于更好地凝聚优秀人才、创造更好的科研环境和条件。同时，通过开展企业联合设计、新产品开发、标准编制等工作及举办各种培训班、研讨会、宣贯会等，将继续为行业培养掌握新技术的工程技术人才，从而满足我国中小型电机行业发展的迫切需要。（4） 加强国际交流的需要目前上海电机系统节能工程技术研究中心承担了国家科技部、财政部、市科委、市经委的诸多项目，已与美国NEMA、加拿大CSA、日本JES、美国GE、德国西门子、SEW、ABB和台湾东元等一大批国际著名机构和跨国企业集团建立了良好

16、的合作关系。上海电机系统节能工程技术研究中心的提升建设，将进一步加强国际交流的力度，在技术、标准和信息等方面进行更广泛深入开展国际交流，对提高我国中小型电机及系统设计的整体水平，特别是节能环保水平的提高，以及在该领域获得国际标准的话语权具有重要意义。1.1 组建“中心”的重要性中小型电机用电量约占总发电量的50%以上，其产量的增长速度最能反映国民经济的增长速度，是国民经济中的重要产业。我国20世纪末前的一、二十年，年产量基本在3千万kW左右。进入二十一世纪，国民经济高速发展，中小型电机也处于快速发展阶段。据国家统计局公布的数据，2008年我国交流电动机的产量达到创纪录的2亿kW，从2003年起

17、首次突破1亿kW开始，2003年至2008年底，我国交流电动机的总产量已突破9亿kW，相当于建国后50多年总和的近两倍，而同期我国新增发电机装机规模约4.5亿kW（总装机规模达8亿kW），为建国后50多年总和的1.3倍。从国际市场需求来看，2008年中小型电机的年出口量达3千多万kW。我国已经成为世界上最大的中小型电机生产、使用和出口大国。根据国际通用估算方法，电动机装机容量为发电机装机容量的2.53.5倍，据此推算，今后较长一段时期，电动机产量还将会持续快速扩大。中小型电机产业市场巨大，充分表明了中小型电机及系统在国民经济和社会发展中有着不可替代的重要地位和作用。2008年我国全年总用电量为

18、3.427万亿千瓦时，其中中小型电机系统用电1.95万亿千瓦时（折合标煤7.9亿吨）以上，约占全国总用电量的57%。随着全球能源消耗的逐年快速增长，节能降耗、减排，减少温室气体排放已成为全球共同关注的重大问题，中小型电机系统节能潜力巨大，已经成为世界各国政府和国际组织的共识。电机系统节能是当今国际高度关注和重点研究的领域，也是我国“十一五”乃至“十二五”期间实施节能减排既定国策的重点关注领域。由于发达国家政府和国际组织的大力推动，国际领先企业已投入了大量人力、物力、财力，在节能型中小型电机及系统的研究开发及产品的推广应用方面取得了突破性进展。长期以来我国在电机产品高效化、匹配的精细化、专用化方

19、面；在专用高效电机产品的设计技术和研发手段、设施方面以及在电机控制等方面与发达国家有较大差距。统计数据表明：发达国家的电机的运行效率比我国高35%，系统运行效率要高2530%，我国的电机及系统领域具有很大的节能空间。以2008年全年电机系统耗电计算，若改造现有电机系统的一半，使之平均提高运行效率25%，则可节约用电2575亿千瓦时/年以上，折合标煤1.04亿吨以上，相当于欧洲一个中等规模的发达国家一年的用电量。既可节约电能，又可节约建电站的投资和相应配套设施的投资，还大大减少了CO2等有害气体的排放。巨大的节能市场需求为我国中小型电机及系统的节能技术和产品的发展提供了难得的机遇。中小型电机及系

20、统是重大装备制造业、钢铁、石化、纺织工业装备等的基础驱动部件，其技术水平直接影响到装备制造、钢铁、石化等相关产业的技术进步和产业升级。我国中小型电机与主机、控制系统生产厂在设计、生产方面基本上处于各自封闭的现状，加上绝大部分电机厂缺乏综合性技术人才、研发手段和资金，导致在专用调速电机及控制系统、电机及系统的优化匹配、电机及系统的精密测试技术方面远远落后国外先进水平，研发能力落后，严重影响了重大装备制造业实现振兴和产业升级的发展。因此早日建立国家中小型电机及系统工程技术研究中心，将为我国中小型电机行业自主创新、产业升级和实现跨越式发展提供高层次创新平台，并为装备制造业、钢铁、石化、纺织工业装备等

21、很多产业的振兴提供支撑。因此，开发新一代中小型电机及系统，对于我国电机产业产品升级、换代，提升国际竞争力；提高电机及系统能源利用率，节约能源、保护环境；实现我国工业领域的快速、可持续发展，对于保证我国国民经济的可持续发展具有重要战略意义。1.2 组建“中心”的必要性基于电机行业技术发展、我国实现节能环保和重大装备制造业的振兴的需要，开展中小型电机及系统工程技术研究，开发一系列产品、装备，制订相应标准，推广技术成果，提升电机行业的整体技术水平和产品档次，对我国“十一五”乃至“十二五”期间实施节能减排和实施十大产业调整和振兴规划是非常必要的。“电机系统节能工程” 是国家发改委、科技部等八部门共同启

22、动的“十一五”十大节能工程之一（见附件1-6），国家科技部的863及科技支撑计划也对电机及系统节能工程相关项目给予了高度关注和支持，投入了相应的资金。上海市科委和经委20072009连续三年对电机及其系统节能技术研究、工程中心组建、公共服务平台建设先后注入资金上千万元，支持该领域的研究工作。国际组织也非常关注中国电机及系统节能工程的发展，欧盟代表处、美国能源基金会、联合国工业发展组织推动开展了“中国电机系统节能挑战项目”和“中国终端能效项目(EUEEP)”。2009年，我国政府提出十大产业的调整和振兴规划，中小型电机及系统作为装备制造业以及为冶金、石化、纺织行业提供先进装备的重要基础驱动机械，

23、面临整个产业转型升级的迫切需求，传统的电机及系统产品已经远远满足不了电机行业技术进步、节约能源及重大装备制造业产业升级的需要。研究电机及系统产品节能技术、匹配技术、控制技术、测试技术，开发新一代电机及系统产品，已迫在眉睫。在国家科技部和上海市政府的大力支持下，上海电科院创新团队投入了大量的人力物力，近年来取得了令人瞩目的成绩，已经完成的具有自主知识产权的5个系列的高效节能电机产品，开发的智能型矢量控制装置和集成化的电动机控制与保护装置等产品，为新一代中小型电机及系统工程化研究和推广奠定了坚实的基础。随着国家节能减排政策的进一步落实及振兴我国装备业的新需求，实现提升电机行业的整体技术水平和产品档

24、次，仍面临着一系列问题和技术瓶颈。如：新一代电机的精确设计，电机降耗、降噪技术，变频绝缘新结构研究和测试技术；电机及控制系统的精细化匹配、高性能工程型矢量控制技术；电机及系统效率的精确测试、变频电机动态性能测试技术等。随着国家相关节能政策的实施，市场对节能型中小型电机及系统产品的需求更加紧迫。由于电机及系统产业涉及多学科、多领域技术的集成，产品研发的投入大、周期长，并要求在研发手段和检测验证设备上大量投入，对研发企业创新能力和经济实力提出了很高的要求。另一方面，对产品技术标准制定的权威性，以及在产品推广应用方面，也需要项目承担单位有一定的影响力。组建一个国家中小型电机及系统工程技术研究中心，构

25、筑中小型电机及系统工程技术研究创新平台，充分利用国内外资源，开展相关领域的共性和关键技术研究和节能型中小型电机及系统的研发，对建立该领域技术研发和技术标准体系，培训一批具有实战能力的、高素质的电机及系统工程技术人才，服务全国电机行业，对维护我国能源安全、促进环境保护、实现我国电机及系统工程技术的跨越式和可持续发展、提高我国中小型电机及系统的核心竞争力和国际地位是十分必要的。1.3 组建“中心”的可行性综合考虑本技术领域的重要性、必要性、技术发展趋势以及市场需求等多方面情况，本“中心”组建的时机和条件已趋成熟。电机技术 几十年来我院曾多次组织行业力量研究和自行研制、开发了近百个系列中小型电机产品

26、，目前我国生产的主要中小型电机产品大部分是我院负责设计的。近几年，在国家科技部、财政部和上海市政府的支持下，新成立的上海电机系统节能工程技术研究中心在电机及系统节能领域取得重大突破，多项技术填补了国内的空白，达到国际先进水平。在通用低压中小功率和大功率高效节能电机、变频专用电机等系列产品研发、电机合理选型和匹配等方面申报了多项发明和实用新型专利，已形成了拥有自主知识产权的多个系列产品。电机控制技术 我院是最早开展电机控制技术和装置研究的单位之一，开发的产品获国家重点新产品称号和多项专利。近期又在集成化的电机控制与保护电器、智能化的软启动器、高性能矢量控制变频器等方面取得多项科技成果，处于国内领

27、先水平。电机测试技术 我院于2000年开始研究美国高效电机的试验方法IEEE112B法,率先在亚洲地区获得了美国商务部的NVLAP实验室认可。2008年率先开展了高效、超高效低不确定度效率测试、变频器供电时电动机性能指标的测试，变频器供电对电动机振动、噪声的影响及测试方法及测试系统抗干扰技术等研究工作，在该领域已取得阶段性成果，编制了国际上首个变频器供电的三相异步电动机试验方法，开发了相应的高效电机和变频电机测试系统，已为全国三十多家电机制造商和实验室提供了检测系统，熟悉该领域的前沿技术，拥有多项该领域的技术专利，具有良好的技术基础。电机绝缘技术 我院是国内电机绝缘材料及结构的专业研究机构，承

28、担IEC/TC98电气绝缘技术委员会国内的对口工作。从上世纪九十年代就开展了大量的变频电机绝缘结构的研究、电机绕组耐电晕寿命测试方法的研究以及低压大功率变频电机绝缘结构的研究，积累了丰富的实验数据。我们已与相关专业设备生产厂合作研制开发了具有国内先进水平的高频脉冲绝缘材料及结构测试仪。研发测试平台 我院建立了较完备的电机及系统的测试技术研究、实验环境和中试基地。如国家中小电机质量监督检验中心、绝缘材料和结构实验室、振动噪声试验室、电磁兼容实验室、现场总线实验室等，并新建了的高精度高效电机及系统测试实验室和泵系统实验室。人才队伍 本院不但拥有勇于创新、市场意识强、管理水平较高的领导班子，而且还具

29、有多年从事本行业的高水平的工程技术研究人才，经验丰富的技术工人，富于开拓的营销人才等优秀的人才队伍，在标准研究和制订方面依托于挂靠我院的全国旋转电机标准化技术委员会的技术专家队伍。工程化推广 我院积累了丰富的行业服务和工程化推广的经验，工程化推广方面依托于上海电科院几十年来得到电机行业充分认可的推广模式和渠道。过去几十年来，我院向电机行业推广了近百个电机系列产品的技术，推广企业数百家，达上千家次。近三年，我院已向行业近二百家次提供过包括电机产品、测试技术、系统节能技术的技术推广和技术服务。标准研究 我院长期从事标准研究工作，几十年来，完成了200多项电机及系统标准的制修订工作，一定程度上推动和

30、规范了行业的发展，也为本“中心”顺利组建提供有力支持。上海电机系统节能工程技术研究中心（机械工业电机及其系统节能工程研究中心）经过近三年的运行，在电机及系统节能技术研究和产品开发方面取得了显著成绩，并建立起行之有效的、可持续的运行机制。在此背景下，建设国家中小型电机及系统工程技术研究中心，无论是时机上，还是条件上都已经成熟。国家电机及系统工程技术研究中心将充分利用多元化资源，以及国家863计划“高效节能与分布式供能技术专项”和国家科技支撑计划“工业电机及典型泵阀节能关键技术研究”等项目形成的关键技术和研发基础，依托上海电科院在中小型电机及系统技术领域的综合优势，建设一个具有国际一流科研基础设施

31、和人才的节能型电机及系统研发基地，为中小型电机行业提供服务。1.4 “中心”建成后对行业技术进步的作用及预期经济、社会效益（1） 预期经济效益本“中心”建成后，预计通过与企业联合开展对关键、共性技术的攻关研究，组织产品的联合设计，承担企业委托的新产品开发项目，进行科技成果转让，专利授权使用等；通过技术服务、技术咨询，实验室和现场检测、验证服务，电机系统节能工程化实施等；通过为行业培训电机及系统专业技术人员，举办各种国内外学术交流会、技术和标准宣贯会，获取一定的经济收入，来保证“中心”的可持续发展。同时，将积极争取承接国家和上海市科研项目，不断提升自身的创新实力并获得政府的资金支持。（2） 预期

32、社会效益本工程中心的建立将对国民经济建设、能源节约及环境保护、建设可持续发展的节约型社会等具有重要意义，社会效益显著。组建国家中心后，通过推广新一代中小型电机及系统，5年后将使电机行业新产品的产值超过200亿；通过推广电机及系统节能技术、优化匹配技术、电机及系统节能测试技术等，为国家节约大量的能源，同时也为我国装备制造业提供先进和适用的产品。（3） 对行业进步的作用 “中心”建成后，充分利用“中心”的软硬件研发平台，在电机及系统领域构筑面向全国电机行业的技术开发公共服务平台，积聚和培养电机及系统行业高级人才，攻克新一代电机及系统的关键技术、共性技术；开发新系列电机及控制产品、设备等；制订一系列

33、相关的标准；并通过平台将技术成果向行业快速辐射，大大提高行业整体的自主创新能力，提升我国电机及系统产品的国际竞争力，促进我国中小型电机及系统产业可持续发展。二、国内外研究开发现状和发展趋势2.1 国内外技术现状、发展趋势及国内外之间的差距2.1.1电机及系统技术发展趋势全球电机及系统技术的发展现状综合起来可以归纳为以下几点：（1） 电机及系统的高效化电机及系统效率的提升是全球开展节能工作的重点，国际权威研究机构研究表明：通过电机及系统的节能可节省全世界7%的电能。国际组织近期筹划的统一全球电机能效标准和测试标准的工作，强制提高了电机及系统能效标准，高效的电机系统已成为电机及系统技术发展的必然趋

34、势。近期各国先后出台了一系列政策推动和扶持高效电机及系统工作的开展和实施，高效、超高效的低压中小功率电机、高效低压大功率电机、调速专用电机、电机系统节能控制产品、电机及系统节能技术等的研发和生产已成燎原之势。到2011年全球发达国家都将全部使用高效率电机，淘汰低效率电机，而美国、加拿大等国将率先强制推行超高效电机。（2） 电机及控制系统的专用化科技水平的不断提高，电机行业的不断发展，市场需求会不断变化，电机产品的外延和内涵也不断拓展，应用场合和负载特性也有所不同。因此，为了获得更好的负载匹配特性，使电机及控制系统实现高效运行，电机及控制系统将逐步向专用化方向发展，彻底打破过去在不同负载、不同场

35、合使用同一类电机的局面。今后将出现与不同负载匹配的各种专业电机，如：各种调速专用电机；风机、泵专用、空压机专用、机床专用、纺织专用电机等及其相应的控制系统。美国、加拿大、德国、日本等发达国家的先进企业都已在这方面取得了较大的进展。（3） 电机及系统的一体化中小型电机应用领域的日益广泛，随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用，为实现优质、高效和低成本的运行，电机及系统必须进行优化配置。为了充分发挥电机及系统的技术潜能，更好的满足运行要求，提高电机及控制技术一体化和自动化水平，需要电机企业更多的关注电机控制技术，真正实现参数匹配的电机及其控制一体化，并推出成熟的产品。ABB

36、、西门子、三菱等都是从电机制造企业发展为国际知名电机及控制系统生产企业的，其产品范围已从电机为核心，延伸到变频器、软启动器等电机控制领域，体现出了巨大的技术优势和竞争优势，占据了较大的市场份额。（4） 测试技术和设备的精确化符合IE3标准要求的超高效电机平均效率达到91.5%，由于其损耗非常小，在各项损耗的测量中就要求有很高的精确度，如何精确测量电机的损耗一直是各国研究的难题。通过对测试方法、测试技术、及智能化测试系统的研究，研发高精度、高稳定性、高自动化的测试系统，以期达到低不确定度的测试结果是目前高效、超高效电机测试技术的发展趋势。随着变频技术的推广，需要更高性能的快速自动调节测试系统以考

37、核变频电机的动态性能，传统的测试方法和系统已不能满足变频电机性能测试要求。目前IEC和ABB、 西门子、日立等企业正在联合研究变频电机试验方法。变频电机的频率动态性能试验系统的研制也必然成为变频电机试验技术的发展趋势。2.1.2 国外电机及系统发展情况发达国家政府对电机及系统节能技术的研究开发投入了巨额财政资助，除辅以政策法规推动之外，还积极推动全世界的电机及系统节能技术的发展，如“中国电机系统节能项目”就是由联合国工业发展组织和美国能源部提供援助资金，国外电机及系统的发展具有以下特点：（1） 高效、超高效电机市场推进速度加快主要发达国家都在各自的发展计划中提出了明确的强制推行高效电机的时间表

38、（如表1）。按照欧盟委员会颁布的电机产品EUP实施措施法案，欧盟各国到2011年将会强制推行高效率标准电机；美国则在2011年将率先强制推行要求更高的超高效率标准电机。根据已掌握的数据，美国、加拿大、澳大利亚等国现有电机的最低效率水平已达到高效率指标，其中美国的实施力度最大，超高效电机产业化推广效果最好，我国则明显落后。表1. 各国高效、超高效电机推进情况国家/地区强制（实施年度）市场现有份额美国高效（1997）、超高效 (2011)超高效(16%)加拿大高效（2006）超高效(16%)澳大利亚高效（2006）超高效（10%）、高效（32%）中国普通效率（2002）、高效率（2011）高效（5

39、%）、普通效率（95%）（2） 各国政府全面加速推进电机及系统节能技术的发展由于测试标准的改变、能效、可靠性、专用化等要求的提高，以及测试方法的改变，使得中小型电机及系统全面更新换代迫在眉睫，面临全新的设计和产品开发，新产品的产业化将遭遇很多障碍，如成本、性能、可靠性等方面，需要政府在关键技术的研究方面提供有力的资助，在产业化方面给予扶持，同时通过标准、立法和相关政策方面进行有效引导。各国积极从政策、技术和市场三个方面综合加快电机及系统节能技术的发展。在欧盟和美国分别实施的电机挑战计划中，欧盟建立的EuroDEEM、美国的MMASTER等免费数据库，都起到了引导制造商生产和用户使用高效电动机及

40、系统的目的。目前，澳大利亚、新西兰、加拿大、巴西、美国、墨西哥、印度、中国和马来西亚也纷纷通过制定法案来推行高效电机及系统。（3） 国外电机及系统产品不断进驻中国中国巨大的电机及系统的市场潜力，已经吸引国际知名企业不断进驻中国。ABB、西门子、三洋、阿尔斯通、飞利浦、GE等都已在我国设立生产企业，并相继推出适合我国市场的电机及系统产品，以其精良、可靠的产品质量，占据一定市场份额；同时，各个跨国集团也试图利用节能、环保及装备制造业产业升级的契机，抢占市场空间，获取最大利益。目前国外电机及系统产品占据了国内70%的高端市场，制约了我国具有自主知识产权的装备制造业的发展。2.1.3 国内情况及与国外

41、的差距（1） 国内情况在国家“十一五”乃至“十二五”期间实施节能减排及国务院十大产业调整和振兴规划的重大背景下，国家科技部对电机及系统节能给予了重点关注和支持，国家科技支撑计划“工业电机及典型泵阀节能关键技术研究”和863计划“达到IE3标准的节能型三相异步电动机核心技术研究”等重大项目的实施，使我国高效电机和变频调速专用电机设计技术、电机系统控制技术、电机及系统测试技术等方面取得了一些重要的技术突破，同时通过专利战略实施、技术标准制定等方面的工作，为自主知识产权的中小型电机及系统的产业化奠定了良好的基础。具体包括： 高效电机、调速专用电机技术高效电机我院于2003年组织河北电机、北京毕捷电机

42、、浙江卧龙电机、山东华力电机、浙江金龙电机、西安西玛电机等行业20多家骨干企业开发了一系列高效电机系列产品如： YX3系列高效电机、低压大功率电机等。南阳防爆电机厂通过引进国外技术，开展了部分规格的铸铜转子超高效电机技术研究工作，也取得了一些进展。调速专用电机我院负责组织开发了YCT系列电磁调速电机、YD系列变极多速电动机、YDT系列风机泵用系列变极多速电动机、YVP系列变频电机等，近期又开发出了YVF2系列小型变频专用异步电机（但仅限于4极电机品种），一定程度上缓解了市场的需求。仍须继续开发其它调速专用电机、低压大功率变频专用电机、高压变频专用电机等。 电机系统控制技术随着电机调速控制技术、

43、系统优化设计技术的发展，在工程化方面不断取得进步。浙江卧龙电气集团股份有限公司在高压变频器的开发、交流伺服电机及控制系统研究和产业化方面取得了较大的进展。我院从上世纪60年代起就开始了电机控制系统的技术研究，先后开发了直流控制装置、滑差电机调速控制器、串级调速控制装置、交流变频调速控制装置、电机节能专用控制装置等产品；近期开发的集成化电机控制与保护电器、智能化软启动器、高性能矢量控制变频器等，已达到国内领先水平。 电机及系统测试技术行业内一直致力于测试方法的科学性、合理性、先进性的研究及标准化工作，以保持我国测试能力、水平紧跟国际先进水平。我院2000年率先研发了具有稳频、稳压、稳负载的高效电

44、机测试系统，并转让给数十家骨干企业；经过大量基础研究和实验测试，率先制定了变频电机试验方法标准，已上报国标委；同时研发了变频电机测试系统，达到国际先进水平。在非侵入式电机故障诊断技术研究方面，清华大学研制成功了笼型异步电动机转子断条在线检测仪可视为标志性成果。 生产配套设备能力近几年，我国电机的生产设备和测试设备制造能力有明显提高，不少设备与国外设备的差距在逐步缩小，如：绕线机、高速冲床、动平衡机、点焊机、综合测试仪、充磁机、换向器精车机等。在广东、上海、浙江、山东等地已形成了具有一定规模并在行业中有一定知名度的制造厂家。 电机及系统标准的研究和制订在国内，我院率先开展了“变频电机试验方法”、

45、“电动机合理选型和匹配使用导则”等标准的研究，并制定了相关标准；在国际，我院参与了“单速三相笼型感应电动机能效分级（IE代码）”、 “旋转电机活动部件潜在故障和轴电流的检测诊断应用导则”、“确定变频器控制交流电机损耗及效率测试方法”等5个国际标准的制订工作，取得了国际标准的话语权，并以技术支撑身份参与IEC组织制定了“中小型三相异步电动机能效标准”、“电机系统（风机、泵、空气压缩机）优化设计指南”等国际标准。2009年7月中国标准化研究院（CNIS）正式启动了“中国电机系统节能挑战项目”，制定电机系统节能的相关标准。 组建相关技术研究平台我院组建了国内首家省级和行业级电机及系统节能工程研究中心

46、平台，“上海电机系统节能工程技术研究中心”和“机械工业电机及其系统节能工程研究中心”已分别运作23年，并取得了成功的经验。（2） 与国外的差距我国中小型电机及系统与国外相比，主要差距表现在以下几个方面： 关键技术滞后研究开发我国新一代中小型电机及系统并实现产业化仍存在以下关键技术障碍，包括：电机的精确设计，电机降耗、降噪技术，变频绝缘新结构研究和测试技术；电机及控制系统的精细化匹配、高性能工程型矢量控制技术；电机系统节能技术；电机及系统效率的精确测试、变频电机动态性能测试技术等。因此迫切需要建立国家中小型电机及系统工程技术研究中心，以集中优势力量突破关键技术，尽快掌握高性能的核心技术，推出具有

47、自主知识产权的高性能产品，缩小与国际水平的差距，加快新一代电机及系统的产业化进程。 产品结构不合理产品结构与先进国家的差距见表2。通过组建国家中小型电机及系统工程技术研究中心，研究和开发国民经济和社会发展急需的新一代电机及系统，推动我国电机产业产品结构的调整，提升整个行业的技术创新能力和产品的市场竞争力。表2. 国内外产品差距内 容先 进 国 家我 国能效方面美国1997年强制推行高效电机欧盟2011年强制推行高效电机美国2011年强制推行超高效电机普通效率电机占95%2011年强制推行高效电机品种方面电机专用化率达到70%专用化率只有10%系统匹配方面先进国家已形成托拉斯生产模式，电源装置、

48、电机、负载多在同一集团各分厂生产，密切配合、相互协作，电源装置、电机和负载间有精确的、合理的匹配，电机系统效率高三者分别设计、生产，参数匹配不合理、系统效率低，个别三合一生产厂处于刚刚起步阶段，无行业牵头单位。工艺和外观工艺先进，加工精度高、外观精致整体工艺落后；加工精度较低、外观较粗糙 综合型技术人才匮乏我国电机行业普遍存在综合型高技术人才欠缺的问题，国外厂商的入驻，更使国内企业高端技术人才缺失加剧。电机及系统技术已经逐渐发展为集电机、电力电子、自动控制、机械等多学科的综合性技术，其发展需要综合型、创新型人才，众多的中小型电机厂普遍缺乏这类综合型人才。以拥有较强综合型人才的转制研究所为基础，建立国家中小型电机及系统工程技术研究中心，将能更