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中国电机曾落后西方,引进一家公司后,为何我们能迅速弯道超车

2022-10-269950

2013年以前,不少国人对我国发展新能源汽车都持悲观态度,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而言,电池和电机就像传统燃油车的发动机和变速器一样重要,我们在传统燃油汽车领域之所以落后西方,主要就是在发动机和变速器领域。当时在新能源汽车领域,电池和电机又落后,难道我们又要在新能源汽车领域重蹈覆辙?时间很快到了2018年,当时中国在锂电池领域后来居上,虽然不敢说技术世界第一,但是依靠庞大的销量养活了电池公司,至少我们和韩国不分伯仲位于世界第一梯队了,至少在新能源汽车领域,我们成功抢占了一个核心领域,另一个没有掌握的核心就是电机了。2018年曾有人分析认为,中国在电机领域落后西方5年,但是谁也没有想到,很短的时间内,中国就在最高端的电机领域实现了弯道超车,从落后到领先,这中间到底发生了什么,今天我们一起来回顾这段历史。并聊聊中国在电机领域取得的成就。



电机又叫电动机、马达,1821年,世界上第一台电机问世,它的发明者是大名鼎鼎的科学家法拉第,有人可能不知道,电机的诞生比内燃机早许多年,真正意义上的内燃机1876年才问世,德国奔驰在汽车领域为何是最高端的品牌之一?因为全世界第一台能实际应用内燃机的汽车,就是德国发明的。我国第一台电机的诞生是在1905年,不过不具有实用性,当时只是用于教学展示。1917年我国才造出第一台实用的直流发电机,晚了西方近百年,这也导致我国后来在电机领域一直落后于西方,在电机领域,日本曾后来居上长期领先世界,当然这里说的是整体情况,电机其实可以分为许多领域,比如交流电机和直流电机,直流电机又分为许多种,比如永磁式有刷电机、各类并/复/窜励磁式电机、无刷式电机等,而交流电机则有异步电机、同步电机、开关磁阻电机,下面又可以分出许多子项。一个小小的电机就有这么多分类,那背后自然代表了更多技术的差别和优异。电机的运用就非常广泛了,大到油井的开采设备、轮船、汽车、飞机等,小到手机、CD等产品。


2019年以前,中国电机整体情况落后于日本等国,甚至连中国台湾的电机企业都比大陆厉害,但是一家美国企业却给我们带来了机会,它就是特斯拉。特斯拉刚做汽车时,首先面临的情况就是要选择一种合适的大功率电机,当时全世界没有任何一种电机能满足特斯拉的需求,因为当时电机想要达到内燃机的200匹马力,电机的重量会高达800多斤,当时特斯拉并不出名,订单也只有几千台,所以全世界主要的电机巨头都不愿意接这个单子,2005年特斯拉找到了台湾富田电机,富田电机花了三年时间来攻克这个技术,最终造出了特斯拉满意的电机产品,重量只有100斤,从这之后,特斯拉汽车的电机订单就全部交给了台湾富田企业。虽然2012年左右特斯拉汽车销量很低,但是到2015年销量就超过5万辆了,这就让富田公司大赚了一笔,而且台湾电机相关产业也跟着大赚,比如台湾和大企业,它专门给富田提供减速齿轮,又比如台湾致茂电子,它就负责电控部分。本来电机产业台湾就掌握先进优势,现在又有了特斯拉的加持,这让台湾电机产业持续辉煌到2019年。



台湾市场太小了,所有先进技术产品的问世,如果没有大规模市场来支撑,结局极大可能是被埋没掉,当时中国大陆对新能源汽车的支持力度远超全球任何国家,所以特斯拉看中了大陆市场。


2019年1月特斯拉超级工厂在上海动工,当时进入上海它能得到巨大支持的一个前提,就是特斯拉承诺90%的零部件本土采购,意思就是特斯拉上海汽车厂制造的汽车,90%的零件都将用中国本土生产的产品。这其实相当于一场产业链的转移,这跟我们早期的市场换技术思路有点像,不过这次我们是市场换产业,我们要用特斯拉培育中国新能源汽车相关产业链,而电机产业就在这期间崛起。


为何特斯拉要放弃中国台湾选择中国大陆呢?原因至少有三个:1、对新能源的巨大支持力度,特斯拉有巨额贷款和土地等政策支持;2、中国新能源汽车市场规模庞大;3、中国电机和锂电池产业迅速崛起。这里重点说电机产业的迅速崛起,2019年之前中国电机产业总体情况的确落后日本等国,但是我们有一个法宝,那就是全世界羡慕的庞大稀土储量和加工技术。从2018年开始,特斯拉就开始尝试永磁电机,因为永磁电机优势太多了,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体,它需要钕、铁、硼等稀土熔炼得来,这种磁体最先由日本发现,美国通用汽车公司改进了冶炼方法,所以当时在这个领域日本和美国都占据领先地位。烧结钕铁硼的专利很快被解冻,我国也在这个领域开始发力,虽然我们在技术领域落后于日本等国,但是我们有充足的稀土作为支撑,因为这三种稀土基本都掌握在我们自己手里,一块钕铁硼磁体中,就这三种稀土就占铁磁成本的30%-40%,也就是不管谁生产这种永磁电机,都要从中国买原材料,日本每年生产的永磁电机都需要从中国进口大量稀土,手握最核心原材料自然就有价格优势。我们可以拿下更多订单,然后有了充足的资金又继续积累技术往上爬。



当时电机技术普遍使用的铜线是圆形,后来为了提升电机的功率密度,工程师发现可以把圆线改为扁形的线,因为圆线会导致相邻的三根线有间隙,那么在一定空间内可以放入的铜线截面积少了,而扁形的线则几乎没有间隙,这样在一定空间内放入的铜线截面积,就比圆形的多了不少,就提高了电机的功率密度。但是扁线电机加工难度很大,因为不能互相干扰,为了解决这个难题,工程师在扁形铜线上涂了10层特殊材料,使用更先进的缠绕方式才解决了这个难题,现在全球主要的扁线加工产能基本在中国大陆,也就是说我们又掌握了永磁电机的一项核心技术,永磁电机最关键的两项:永磁材料和扁线加工都被我们掌握在手里,这就让我们成为永磁电机领域第一梯队的玩家了。永磁电机部分材料领域我们依然落后,这是事实。但是最核心的技术我们搞定了。


如果没有国家高瞻远瞩,放特斯拉这条鲢鱼进来搅动中国的新能源汽车市场,让那些骗补贴的汽车厂备受煎熬,我国电机产业不会崛起这么快,电池领域也是如此。当然最重要的还有一点,如果特斯拉也学习某些企业做大了为了利润,就在技术上挤牙膏,不去追求极限的先进技术,那么他们就不会大规模支持永磁电机,我们也就不会有机会这么快崛起,如果特斯拉依然采用传统的感应电机,我们还需要至少5年,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,但是也让我们永磁电机技术得到了快速发展,算是互惠互利了。



现在的特斯拉就像早年的苹果,追求极限技术推动行业发展,可以说最近10年,全球电机市场正是因为特斯拉不断追求极限技术,才带来了全世界电机技术的高速发展,也让中国电机技术得到了巨大突破。比如今年特斯拉Model Y就换装了新的国产电机,不断价格更低了,扭矩和功率反而比大陆以外的同类电机提升近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了世界。


除了永磁电机外,国内一大批传统电机企业也崛起了,低端的有方正电机,五菱宏观Mini的电机就是这家公司提供,高端的有华为三合一电机,暂时只列装到了赛力斯上,而传统电机领域,大疆无人机上的电机就是代表。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、蔚然动力、上海电驱动、宁波双林等6家中企,纷纷进入了全球10强。


现在新能源汽车的趋势从1个电机往3个电机发展,而且飞机领域也在往电动领域发展,已经有更多领域开始使用永磁电机,这就会让电机的需求量增加,这会让中国电机产业拥有更大的市场,也能让我们赚取更多的利润。在电机领域,中国已经从全面落后到部分领先了。曾经我们只能生产中低端电机,一度被西方鄙视,而且赚的利润也非常少,如今我们在部分最高端的电机领域,已经领先世界可以赚高额利润了,而且带动了电机产业的崛起和周边产业的发展。如果中国其它产业都能这样一步步从落后到部分领先,然后整体领先再到全面领先,那我们的产业升级就不难了。虽然高端电机领域我们占据了一定优势,但是我们并不能因此骄傲,因为某些西方国家已经眼红,想要更换赛道把我们的优势变成劣势。



比如英国就在研发开关磁阻电机,这种电机可以不依赖稀土,理论条件下甚至比永磁电机更节能,而且一旦英国突破这种技术后,他们就会用某些借口来打压我们,此前英国技术战略委员会已经明确提出:任何采用永磁电动机技术的新能源汽车不得在西方市场销售,理由是提取稀土金属会对环境造成难以置信的破坏。汽油也会污染环境,为何英国不禁止呢?说直接一点,英国是没有稀土优势,于是提议等新技术突破后就限制永磁电机,说到底还是贸易保护主义而已。传统的感应电机虽然被永磁电机逐渐取代,但是它也有自己的优势,日本一直在这个领域掌握优势,并且有大量专利,所以他们开始和奔驰、特斯拉合作,想要研发更强大的感应电机,试图在未来新能源汽车上分一杯羹。所以哪怕是我们在永磁电机领域暂时占据优势,我们也不能掉以轻心,除了要继续公关永磁电机外,还要跟上西方的脚步,不管是传统的感应电机,还是其它方式的电机,我们都不能落下。不过我们也不用担心,不管是英国还是日本,他们的市场都太小了,哪怕是掌握了先机技术,但是离开了庞大的市场又能掀起多大的浪呢?2021年仅上半年,我国电机产品出口额就高达98.9亿美元,而进口只占27亿美元,大家可能想不到,进口我们电机产品的国家主要是美国、德国、日本这样的电机大国。中国电机产业已经崛起,未来全面领先西方国家是大概率的事情。


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