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我國多種高(gao)效節能電機的(de)發展狀況

2020/6/17

YE4系列(lie)超超高效三相(xiàng)異步電動機

2025年(nián)12月IEC啓動了對IEC60034-30标(biao)準的修訂工作(zuo),決定将IEC60034-30标準分(fèn)爲2個标準,IEC60034-30-1《在線(xiàn)運行交流電機(ji)能效分級(IE代碼(ma))》和IEC60034-30-2《變速交流電(diàn)機能效分級(IE代(dài)碼)》。IEC60034-30-1已經于2025年12月(yue)發布,與IEC60034-30相比,主(zhu)要變化如下:

(1)電(dian)機的效率分爲(wei)IE1、IE2、IE3、IE4、IE5級,IE5效率最高,IE1效(xiao)率最低;

(2)延伸了(le)功率範圍,從0.75～375kW延(yan)伸爲0.12～1000kW;

(3)擴大了極(jí)數範圍,從2P、4P、6P擴大(dà)到2P～8P;

(4)擴大了電機(jī)種類,從單速三(san)相籠型感應電(diàn)動機擴大到所(suo)有在線運行的(de)交流電機;

(5)環境(jìng)運行溫度爲-20℃～+60℃。高(gao)效率電機的開(kai)發仍然是今後(hòu)電機技術發展(zhǎn)的方向之一,爲(wei)了填補我國GB18613—2012标(biao)準中1級能效電(dian)機産品的空白(bái),同時也爲了配(pei)合國家實施能(néng)效“領跑者”計劃(hua),有必要開展IE4效(xiào)率電機的研發(fā),以滿足今後國(guo)内及出口高效(xiao)電機市場的需(xu)要。

總體目标是(shi)完成IE4超超高效(xiao)系列産品設計(ji),并制訂産品技(ji)術條件。系列産(chǎn)品機座号:H80～H355;功率(lü)範圍爲0.75～355kW;極數爲(wei)2,4,6,8極;效率平均值(zhí)爲95%,比普通産品(pǐn)高6%。

(1)開發超高速(sù)三相永磁同步(bu)電動機的必要(yao)性:填補國内空(kōng)白,引領電機行(hang)業技術進步;促(cu)進高端裝備制(zhi)造的國産化,提(ti)升我國高端裝(zhuang)備制造業水平(píng);促進電機配套(tào)材料(矽鋼片、電(dian)磁線、絕緣)、電力(lì)電子(磁懸浮軸(zhou)承、變頻控制器(qì))等行業的發展(zhǎn);大容量、超高速(su)電機的推廣應(yīng)用具有顯著的(de)節能減排效益(yi)。

(2)産品開發階段(duàn)目标:先針對離(li)心壓縮機在制(zhì)冷、氣體輸送等(děng)領域的應用,開(kāi)發配套用超高(gao)速三相永磁同(tóng)步電動機,功率(lǜ)範圍10～300kW,轉速範圍(wéi)1000～50000r/min。将超高速電機(jī)設計、制造與測(cè)試技術向機床(chuang)主軸電機、微燃(ran)發電、高速儲能(néng)等領域擴展。

低(dī)速大轉矩永磁(cí)同步電動機

低(di)速大轉矩一般(bān)是指轉速<500r/min,額定(dìng)輸出轉矩>500N˙m的傳(chuan)動系統。這樣的(de)傳動系統在許(xǔ)多工業傳動領(lǐng)域中常見(如球(qiu)磨機驅動系統(tong)屬于典型的低(di)速大轉矩傳動(dong)系統),此外還包(bāo)括油田機械、礦(kuang)山機械及塑料(liao)機械等。

目前,此(cǐ)類設備仍然采(cǎi)用傳統的電機(ji)加減速機的驅(qū)動模式,由于減(jian)速機齒輪等機(jī)械原因降低了(le)系統的整體傳(chuan)動效率。永磁電(dian)機可以實現低(dī)速大轉矩直驅(qū)運行,該特性使(shǐ)得永磁電機在(zai)低速大轉矩的(de)傳動系統中的(de)應用前景非常(cháng)廣闊。低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機應(yīng)用于球磨機,可(ke)去除減速機、直(zhí)驅小齒輪與傳(chuán)動部的大齒輪(lún)齧合,實現球磨(mó)機可靠運轉,系(xì)統節能10%以上。

産(chan)品開發的階段(duan)目标如下:(1)完成(chéng)球磨機配套專(zhuān)用電機的開發(fā),電機功率範圍(wéi)爲2.2～400kW,轉速範圍爲(wèi)10～60r/min。(2)開發提升機、皮(pi)帶機、螺杆泵、抽(chōu)油機等設備專(zhuān)用的低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電(dian)動機。(3)制訂球磨(mo)機等設備專用(yòng)的低速大轉矩(ju)永磁同步電動(dong)機産品标準。

高(gāo)性能永磁伺服(fú)電機系統

2005年以(yǐ)來,我國交流伺(sì)服電機市場進(jin)入高速發展期(qi),年增長率超過(guò)25%;2011年市場容量60多(duō)億元,預計2015年可(ke)達150億元。但目前(qián)國内伺服電機(ji)系統總體技術(shu)水平比較落後(hòu),日、歐、美伺服産(chǎn)品完全占據國(guó)内高端伺服市(shì)場,國内伺服産(chǎn)品隻能在中低(dī)端領域競争。國(guo)内交流伺服電(diàn)機市場份額的(de)前四名均被外(wài)資品牌占據,2011年(nián)外資品牌市場(chǎng)份額近80%,國内品(pǐn)牌市場份額隻(zhi)有近20%,特别是大(dà)功率交流永磁(cí)伺服系統,基本(ben)上被國外産品(pin)壟斷。目前,交流(liú)伺服電機系統(tong)應用最多的領(lǐng)域是機床,約占(zhàn)25%,紡織機械占20%、包(bao)裝機械占10%、印刷(shua)機械占7%;國家政(zheng)策支持中高檔(dàng)數控機床産業(ye)化發展,高檔數(shu)控機床已列入(ru)國家科技發展(zhan)重大專項;進行(háng)機床用高性能(néng)永磁伺服電機(ji)系統的技術研(yan)究及産業化,帶(dài)動伺服電機系(xi)統朝着高精度(du)、高性能、快響應(yīng)的方向發展,對(dui)提高我國裝備(bei)制造的整體水(shui)平有重要意義(yì)。

産品開發階段(duan)目标如下:(1)完成(cheng)數控機床進給(gěi)伺服系統的研(yan)究與産品開發(fā),電機功率範圍(wéi)爲3～15kW,性能水平與(yu)國外同類産品(pin)相當;完成永磁(cí)伺服驅動系統(tǒng)在數控機床上(shang)的應用示範。(2)完(wan)成永磁伺服驅(qu)動系統在紡織(zhī)機械、包裝機械(xie)、印刷機械等設(she)備上的應用研(yán)究與典型規格(ge)産品開發。(3)制訂(dìng)部分設備專用(yong)的永磁伺服電(diàn)機産品标準。

永(yǒng)磁同步磁阻電(dian)動機

永磁同步(bù)磁阻電動機綜(zong)合了永磁同步(bu)電動機和開關(guān)磁阻電動機的(de)特點,具有效率(lǜ)高、功率因數高(gāo)、功率密度高、調(diào)速範圍寬等優(yōu)點。目前在汽車(che)驅動電機上應(ying)用較多,需要進(jìn)一步拓展永磁(cí)同步磁阻電動(dòng)機在工業領域(yù)中的應用,開發(fā)永磁同步磁阻(zu)電動機系列産(chǎn)品。産品開發階(jie)段目标爲開發(fa)無稀土同步磁(cí)阻永磁電機系(xi)列産品,效率達(da)到IE3(超高效)能效(xiao)水平,同時成本(běn)與YE3系列三相異(yì)步電動機相當(dang),能夠替代風機(ji)、水泵和壓縮機(jī)配套的變頻調(diao)速三相異步電(dian)動機。系列産品(pǐn)功率範圍爲0.55～315kW;機(ji)座号爲H80～H355;極數爲(wei)4極;标稱轉速爲(wei)3000r/min;調速範圍100～5000r/min。

結語(yǔ)

“十三五”國家戰(zhan)略性新興産業(ye)發展規劃已明(ming)确将節能環保(bao)、新一代信息技(ji)術、生物、高端裝(zhuang)備制造、新能源(yuan)、新材料、新能源(yuan)汽車作爲戰略(lue)性新興産業。電(dian)機系統與戰略(luè)性新興産業的(de)發展密切相關(guān),發展高效節能(néng)電機及拖動設(she)備是節能環保(bao)産業的重要内(nei)容之一。伺服電(diàn)機及其控制系(xi)統在數控機床(chuáng)、工業機器人中(zhong)的應用是高端(duan)裝備制造産業(ye)的基礎。

大型風(feng)電機組、核電電(dian)機的研發與制(zhi)造是新能源産(chan)業的重點。高性(xing)能電池、驅動電(diàn)機與控制技術(shù)是電動汽車産(chǎn)業發展的關鍵(jian)。電機及系統技(jì)術的研究和産(chǎn)品開發要與我(wǒ)國戰略性新興(xìng)産業的發展需(xu)求相結合,通過(guo)節能環保、高端(duan)裝備制造、新能(néng)源、新能源汽車(chē)等重點領域的(de)新産品開發,解(jiě)決電機在設計(jì)、制造、測試、應用(yòng)等方面的關鍵(jiàn)技術難題,從而(ér)推動電機技術(shù)的進步和電機(jī)行業的發展。

我國多種高(gao)效節能電機的(de)發展狀況

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