習近平總書記2018年5月28日在兩院院士大會上強調：“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。”只有實現關鍵核心技術自主可控，才能把創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中。作為推動創新創造的生力軍，企業應堅持自主創新，提升核心技術創新能力，帶動新技術、新產品、新業態蓬勃發展，這不僅是我國進行供給側結構性改革的必然要求，也是企業不斷發展壯大的必由之路。
近年來，北京始終以建設具有全球影響力的全國科技創新中心為引領，加快推進科技創新成果向現實生產力轉化，加快構建產業新體系，增強經濟核心競爭力。北京市科學技術委員會在《北京加強全國科技創新中心建設重點任務2018年工作方案》中明確提出，要提升企業技術創新能力，打造高精尖產業主陣地。
高新技術企業作為科技創新成果轉化的“加速器”，為北京轉換發展動能，構建現代化經濟體系做出了重大貢獻。截至今年7月，北京市高新技術企業數量達到20163家。2017年，這兩萬多家的高新技術企業實現總收入2.5萬億元，實現利潤率11.5%，稅收總額1211.8億元，占北京整個稅收的34%。
北京市科學技術獎歷年獲獎項目分析顯示，高新技術企業逐步成為引領首都技術創新和產業發展的重要力量。2017年，在面向產業的獲獎成果中，高新技術企業參與度約占85%。今天我們帶來的兩個獲獎成果就是高新技術企業利用自身研發優勢，通過自主創新，實現關鍵核心技術自主可控，促進經濟高質量發展的典型代表。
國產金屬玻璃“芯” 助力節能減排
經過一百多年的發展，電能的利用已經深深地融入每個人的生活。隨著人們生活水平的不斷提高，用電量也在逐年遞增，不斷挑戰著電力系統的輸配電能力。
然而，在輸配電過程中有兩只“電老虎”——配電變壓器和電機，它們“吃掉”了部分電力，因此產生了電力的損耗。數據顯示，我國配電變壓器損耗約占全國發電總量的3.3%，2017年約達到2145億千瓦時，超過2個三峽工程2017年的發電量（976億千瓦時）。電機“食量”更大，實際能耗超過全社會總耗電量的50%。因此，降低變壓器與電機的損耗對節能減排、建設低碳經濟至關重要。
無論是配電變壓器還是電機，最基本的原理都是電磁能量轉換，減少電磁能量轉換過程中的電力損失，就可以降低損耗。這其中最關鍵的就是降低鐵芯的損耗，非晶合金是目前公認綜合性能最好的鐵芯材料之一。
以非晶合金為鐵芯材料制成的變壓器，其空載損耗與采用硅鋼片的傳統變壓器相比，減少了75%左右。其應用于高效電機，可使鐵芯損耗降低80%以上，在高頻時（400Hz以上）整機效率可提升2%-15%，節能潛力巨大。
北京科銳配電自動化股份有限公司等單位利用企業研發資源，針對國產非晶帶材的性能特點，在非晶配電變壓器和非晶電機制造技術和產業化集成等方面集中攻關，取得了系列技術突破。該單位牽頭完成的“國產非晶帶材在電力系統中的應用開發及工程化”項目獲得2017年度北京市科學技術獎一等獎。
創新結構設計，國產非晶變壓器實現產業化
非晶合金俗稱神奇的金屬玻璃，是通過先進的急冷技術，將鋼液一次成型為厚度20-30微米的帶狀特種合金，其原子結構處于一種長程無序的不規則排列的非晶態結構，使其具有高導磁性和低損耗特性，有利于減少鐵芯損耗。然而，非晶帶材厚度極薄，硬度高且對機械應力非常敏感，導致其不易切割，且退火后極易破碎，給非晶帶材的設計和制造帶來了很多困難。
以往為了簡化加工工藝，三相非晶變壓器鐵芯均采用矩形截面的五柱式結構設計，但存在著線圈繞制工藝復雜、成本高，抗突發短路能力弱以及占地面積大、噪音大等問題，成為非晶變壓器領域亟待解決的難題之一。
項目團隊發明了截面近似圓形的變壓器鐵芯，通過精確的鐵芯結構設計、選用不同寬度規格的非晶帶材和高精度模具、配合特殊的熱處理工藝，徹底解決了矩形截面非晶鐵芯存在的線圈繞制工藝復雜、成本高，抗突發短路能力弱兩大技術難題。
同時，提出了新型的三相三柱式結構，不僅使非晶變壓器鐵芯的重量和橫向尺寸明顯降低，節省了材料、降低了成本，也減少了使用過程中非晶變壓器的占地面積；并采用環氧樹脂涂層降噪技術，大幅度降低了使用過程中的噪音。
為實現非晶變壓器的輕量小型化，采用新型絕緣結構設計，較大程度上減小了非晶變壓器的結構尺寸，實現了整機減重，降低了產品成本。同時，采用新型裝配技術及可調式新型線圈生產模具，提高生產效率，模具用量減少了70%以上。以一臺低壓繞線機和兩臺高壓繞線機為一個單位，該技術創新可把繞線模具用量從每天18套降至5套以內。
目前，已建成生產能力為4萬噸/年的國產非晶配電變壓器鐵芯生產線和生產能力為6萬臺/年非晶變壓器生產線。測試報告顯示，基于國產非晶帶材的非晶配電變壓器空載損耗和噪聲等性能指標優于國家相關行業標準，性能達到國際先進水平。經中國質量認證中心認證，被評定為中國節能產品。
創新加工工藝，突破非晶電機定子鐵芯制造
非晶電機是用非晶帶材做成定子鐵芯的一種電機，與傳統硅鋼電機相比，損耗極低，可顯著提高電機效率。但非晶帶材的特性使其加工成環形、矩形等簡單形狀相對容易，加工成非晶定子鐵芯的齒槽結構則非常困難。因此，高性能非晶電機定子鐵芯的制備技術是世界難題。
國際上具備制備技術的主要有美國萊特電氣有限公司（LE）和日本日立金屬，均采用樹脂鑄型后切割成型的加工方式，存在成品率低、加工應力影響鐵芯性能等共性問題。
項目組在國際上率先發明了“表面涂覆-沖槽-同步卷繞”的全新工藝流程：首先對鐵基非晶寬帶進行表面涂覆，然后在帶材上沖出矩形槽，最后同步卷繞成型，一步得到軸向磁場非晶定子鐵芯；也可在非晶帶材上沖出一系列的徑向齒槽的非晶片，再將其進行軸向成型得到徑向磁場非晶定子鐵芯。
該技術徹底解決了美日技術中銑削、切割或拼接工藝存在的弊端，經檢測該技術制造的非晶定子鐵芯損耗（P1000Hz，1.0T=7.07W/kg）遠低于美國 LE 公司公布的非晶定子鐵芯損耗（P1000Hz，1.0T≤25W/kg），技術參數達到國際領先水平。
針對非晶電機整機制造技術瓶頸，創新性地開發了“C型模塊式非晶電機定子鐵芯”的全新電機結構，使非晶材料利用率從40%-50%提升至90%以上，同時省略掉了復雜齒槽結構加工步驟，使生產效率提升10倍以上，成型效率提高5-10倍，成本降低了40%-50%。該新型非晶電機正在非晶伺服電機、非晶高性能離心風機上推廣應用。
性能領先，決勝節能市場
經過8年的科技攻關，國產非晶變壓器和電機在工藝和制備技術等方面取得多項突破，獲授權發明專利18項，形成了一批具有自主知識產權的核心技術。
目前不同規格的非晶變壓器已在國家電網、各省電力公司等批量掛網運行20余萬臺，獲得了客戶的高度評價，“在掛網運行過程中運行狀態良好，噪音小、損耗低、節能效果顯著”。
更令人欣喜的是，配電變壓器產品已經進入國際市場，包括加拿大、韓國、南非、菲律賓等國家和地區，提升了我國在非晶帶材及其在電力系統的應用方面的國際影響力和話語權。
國產非晶電機定子鐵芯已經通過公開招標，成功取代進口產品成為湘電萊特電氣有限公司的非晶鐵芯供應商，實現了非晶鐵芯成本下降40%，并且組裝的非晶電機出口到北美市場后得到了客戶的高度好評。
項目總負責人周少雄博士認為，非晶變壓器和非晶電機的技術突破，不僅源自于項目團隊和參與企業的自主創新，更受益于整個產業的聯合與發展。由項目參與企業聯合國家稀土永磁電機工程技術研究中心、中科院物理所等57家單位組建的“非晶節能材料產業技術創新戰略聯盟”，涵蓋了該領域我國90%以上的優勢單位，提升了非晶節能材料產業鏈自主創新能力和核心競爭力，打破了國外產品的壟斷地位，帶動了下游產業的全面發展。
“隨著電力系統的升級改造，市場對非晶變壓器的需求將進一步擴大。與此同時，非晶高頻電機在航空、軍事、新能源汽車等高端領域具有廣泛的需求。”周少雄博士對非晶產業的發展前景充滿信心，“預計到‘十三五’末，非晶變壓器、電抗器及非晶電機行業將超過300億元市場規模。”
近年來，北京始終以建設具有全球影響力的全國科技創新中心為引領，加快推進科技創新成果向現實生產力轉化，加快構建產業新體系，增強經濟核心競爭力。北京市科學技術委員會在《北京加強全國科技創新中心建設重點任務2018年工作方案》中明確提出，要提升企業技術創新能力，打造高精尖產業主陣地。
高新技術企業作為科技創新成果轉化的“加速器”，為北京轉換發展動能，構建現代化經濟體系做出了重大貢獻。截至今年7月，北京市高新技術企業數量達到20163家。2017年，這兩萬多家的高新技術企業實現總收入2.5萬億元，實現利潤率11.5%，稅收總額1211.8億元，占北京整個稅收的34%。
北京市科學技術獎歷年獲獎項目分析顯示，高新技術企業逐步成為引領首都技術創新和產業發展的重要力量。2017年，在面向產業的獲獎成果中，高新技術企業參與度約占85%。今天我們帶來的兩個獲獎成果就是高新技術企業利用自身研發優勢，通過自主創新，實現關鍵核心技術自主可控，促進經濟高質量發展的典型代表。
國產金屬玻璃“芯” 助力節能減排
經過一百多年的發展，電能的利用已經深深地融入每個人的生活。隨著人們生活水平的不斷提高，用電量也在逐年遞增，不斷挑戰著電力系統的輸配電能力。
然而，在輸配電過程中有兩只“電老虎”——配電變壓器和電機，它們“吃掉”了部分電力，因此產生了電力的損耗。數據顯示，我國配電變壓器損耗約占全國發電總量的3.3%，2017年約達到2145億千瓦時，超過2個三峽工程2017年的發電量（976億千瓦時）。電機“食量”更大，實際能耗超過全社會總耗電量的50%。因此，降低變壓器與電機的損耗對節能減排、建設低碳經濟至關重要。
無論是配電變壓器還是電機，最基本的原理都是電磁能量轉換，減少電磁能量轉換過程中的電力損失，就可以降低損耗。這其中最關鍵的就是降低鐵芯的損耗，非晶合金是目前公認綜合性能最好的鐵芯材料之一。
以非晶合金為鐵芯材料制成的變壓器，其空載損耗與采用硅鋼片的傳統變壓器相比，減少了75%左右。其應用于高效電機，可使鐵芯損耗降低80%以上，在高頻時（400Hz以上）整機效率可提升2%-15%，節能潛力巨大。
北京科銳配電自動化股份有限公司等單位利用企業研發資源，針對國產非晶帶材的性能特點，在非晶配電變壓器和非晶電機制造技術和產業化集成等方面集中攻關，取得了系列技術突破。該單位牽頭完成的“國產非晶帶材在電力系統中的應用開發及工程化”項目獲得2017年度北京市科學技術獎一等獎。
創新結構設計，國產非晶變壓器實現產業化
非晶合金俗稱神奇的金屬玻璃，是通過先進的急冷技術，將鋼液一次成型為厚度20-30微米的帶狀特種合金，其原子結構處于一種長程無序的不規則排列的非晶態結構，使其具有高導磁性和低損耗特性，有利于減少鐵芯損耗。然而，非晶帶材厚度極薄，硬度高且對機械應力非常敏感，導致其不易切割，且退火后極易破碎，給非晶帶材的設計和制造帶來了很多困難。
以往為了簡化加工工藝，三相非晶變壓器鐵芯均采用矩形截面的五柱式結構設計，但存在著線圈繞制工藝復雜、成本高，抗突發短路能力弱以及占地面積大、噪音大等問題，成為非晶變壓器領域亟待解決的難題之一。
項目團隊發明了截面近似圓形的變壓器鐵芯，通過精確的鐵芯結構設計、選用不同寬度規格的非晶帶材和高精度模具、配合特殊的熱處理工藝，徹底解決了矩形截面非晶鐵芯存在的線圈繞制工藝復雜、成本高，抗突發短路能力弱兩大技術難題。
同時，提出了新型的三相三柱式結構，不僅使非晶變壓器鐵芯的重量和橫向尺寸明顯降低，節省了材料、降低了成本，也減少了使用過程中非晶變壓器的占地面積；并采用環氧樹脂涂層降噪技術，大幅度降低了使用過程中的噪音。
為實現非晶變壓器的輕量小型化，采用新型絕緣結構設計，較大程度上減小了非晶變壓器的結構尺寸，實現了整機減重，降低了產品成本。同時，采用新型裝配技術及可調式新型線圈生產模具，提高生產效率，模具用量減少了70%以上。以一臺低壓繞線機和兩臺高壓繞線機為一個單位，該技術創新可把繞線模具用量從每天18套降至5套以內。
目前，已建成生產能力為4萬噸/年的國產非晶配電變壓器鐵芯生產線和生產能力為6萬臺/年非晶變壓器生產線。測試報告顯示，基于國產非晶帶材的非晶配電變壓器空載損耗和噪聲等性能指標優于國家相關行業標準，性能達到國際先進水平。經中國質量認證中心認證，被評定為中國節能產品。
創新加工工藝，突破非晶電機定子鐵芯制造
非晶電機是用非晶帶材做成定子鐵芯的一種電機，與傳統硅鋼電機相比，損耗極低，可顯著提高電機效率。但非晶帶材的特性使其加工成環形、矩形等簡單形狀相對容易，加工成非晶定子鐵芯的齒槽結構則非常困難。因此，高性能非晶電機定子鐵芯的制備技術是世界難題。
國際上具備制備技術的主要有美國萊特電氣有限公司（LE）和日本日立金屬，均采用樹脂鑄型后切割成型的加工方式，存在成品率低、加工應力影響鐵芯性能等共性問題。
項目組在國際上率先發明了“表面涂覆-沖槽-同步卷繞”的全新工藝流程：首先對鐵基非晶寬帶進行表面涂覆，然后在帶材上沖出矩形槽，最后同步卷繞成型，一步得到軸向磁場非晶定子鐵芯；也可在非晶帶材上沖出一系列的徑向齒槽的非晶片，再將其進行軸向成型得到徑向磁場非晶定子鐵芯。
該技術徹底解決了美日技術中銑削、切割或拼接工藝存在的弊端，經檢測該技術制造的非晶定子鐵芯損耗（P1000Hz，1.0T=7.07W/kg）遠低于美國 LE 公司公布的非晶定子鐵芯損耗（P1000Hz，1.0T≤25W/kg），技術參數達到國際領先水平。
針對非晶電機整機制造技術瓶頸，創新性地開發了“C型模塊式非晶電機定子鐵芯”的全新電機結構，使非晶材料利用率從40%-50%提升至90%以上，同時省略掉了復雜齒槽結構加工步驟，使生產效率提升10倍以上，成型效率提高5-10倍，成本降低了40%-50%。該新型非晶電機正在非晶伺服電機、非晶高性能離心風機上推廣應用。
性能領先，決勝節能市場
經過8年的科技攻關，國產非晶變壓器和電機在工藝和制備技術等方面取得多項突破，獲授權發明專利18項，形成了一批具有自主知識產權的核心技術。
目前不同規格的非晶變壓器已在國家電網、各省電力公司等批量掛網運行20余萬臺，獲得了客戶的高度評價，“在掛網運行過程中運行狀態良好，噪音小、損耗低、節能效果顯著”。
更令人欣喜的是，配電變壓器產品已經進入國際市場，包括加拿大、韓國、南非、菲律賓等國家和地區，提升了我國在非晶帶材及其在電力系統的應用方面的國際影響力和話語權。
國產非晶電機定子鐵芯已經通過公開招標，成功取代進口產品成為湘電萊特電氣有限公司的非晶鐵芯供應商，實現了非晶鐵芯成本下降40%，并且組裝的非晶電機出口到北美市場后得到了客戶的高度好評。
項目總負責人周少雄博士認為，非晶變壓器和非晶電機的技術突破，不僅源自于項目團隊和參與企業的自主創新，更受益于整個產業的聯合與發展。由項目參與企業聯合國家稀土永磁電機工程技術研究中心、中科院物理所等57家單位組建的“非晶節能材料產業技術創新戰略聯盟”，涵蓋了該領域我國90%以上的優勢單位，提升了非晶節能材料產業鏈自主創新能力和核心競爭力，打破了國外產品的壟斷地位，帶動了下游產業的全面發展。
“隨著電力系統的升級改造，市場對非晶變壓器的需求將進一步擴大。與此同時，非晶高頻電機在航空、軍事、新能源汽車等高端領域具有廣泛的需求。”周少雄博士對非晶產業的發展前景充滿信心，“預計到‘十三五’末，非晶變壓器、電抗器及非晶電機行業將超過300億元市場規模。”
