我國多種高(gao)效節能電機的(de)發展狀況
2020/6/17
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(fen)爲2個标準,IEC60034-30-1《在線(xiàn)運行交流電機(jī)能效分級(IE代碼(ma))》和IEC60034-30-2《變速交流電(dian)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(zhǔ)要變化如下:
(1)電(diàn)機的效率分爲(wèi)IE1、IE2、IE3、IE4、IE5級,IE5效率最高,IE1效(xiào)率最低;
(2)延伸了(le)功率範圍,從0.75～375kW延(yán)伸爲0.12～1000kW;
(3)擴大了極(ji)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(sān)相籠型感應電(dian)動機擴大到所(suǒ)有在線運行的(de)交流電機;
(5)環境(jing)運行溫度爲-20℃～+60℃。高(gao)效率電機的開(kai)發仍然是今後(hou)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(bai),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(xiào)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(lǜ)範圍爲0.75～355kW;極數爲(wei)2,4,6,8極;效率平均值(zhi)爲95%,比普通産品(pǐn)高6%。
超高速三相(xiang)永磁同步電動(dòng)機
(1)開發超高速(su)三相永磁同步(bu)電動機的必要(yao)性:填補國内空(kong)白,引領電機行(hang)業技術進步;促(cu)進高端裝備制(zhì)造的國産化,提(ti)升我國高端裝(zhuang)備制造業水平(ping);促進電機配套(tao)材料(矽鋼片、電(dian)磁線、絕緣)、電力(lì)電子(磁懸浮軸(zhóu)承、變頻控制器(qi))等行業的發展(zhan);大容量、超高速(sù)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(duan)目标:先針對離(lí)心壓縮機在制(zhi)冷、氣體輸送等(děng)領域的應用,開(kāi)發配套用超高(gāo)速三相永磁同(tóng)步電動機,功率(lü)範圍10～300kW,轉速範圍(wei)1000～50000r/min。将超高速電機(jī)設計、制造與測(cè)試技術向機床(chuáng)主軸電機、微燃(ran)發電、高速儲能(néng)等領域擴展。
低(di)速大轉矩永磁(ci)同步電動機
低(dī)速大轉矩一般(bān)是指轉速<500r/min,額定(ding)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(qiú)磨機驅動系統(tǒng)屬于典型的低(di)速大轉矩傳動(dong)系統),此外還包(bao)括油田機械、礦(kuàng)山機械及塑料(liào)機械等。
目前,此(ci)類設備仍然采(cai)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(ji)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(di)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(zhuan)矩永磁電機應(ying)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(xi)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(zhuan)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(pí)帶機、螺杆泵、抽(chou)油機等設備專(zhuan)用的低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電(diàn)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(dòng)機産品标準。
2005年以(yǐ)來,我國交流伺(si)服電機市場進(jìn)入高速發展期(qī),年增長率超過(guo)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(jī)系統總體技術(shù)水平比較落後(hòu),日、歐、美伺服産(chan)品完全占據國(guo)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(guó)内交流伺服電(dian)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(da)功率交流永磁(cí)伺服系統,基本(ben)上被國外産品(pǐn)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(zhan)25%,紡織機械占20%、包(bāo)裝機械占10%、印刷(shuā)機械占7%;國家政(zhèng)策支持中高檔(dang)數控機床産業(ye)化發展,高檔數(shù)控機床已列入(rù)國家科技發展(zhan)重大專項;進行(háng)機床用高性能(neng)永磁伺服電機(ji)系統的技術研(yán)究及産業化,帶(dai)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(duì)提高我國裝備(bei)制造的整體水(shuǐ)平有重要意義(yì)。
産品開發階段(duan)目标如下:(1)完成(chéng)數控機床進給(gěi)伺服系統的研(yán)究與産品開發(fa),電機功率範圍(wei)爲3～15kW,性能水平與(yǔ)國外同類産品(pin)相當;完成永磁(ci)伺服驅動系統(tong)在數控機床上(shang)的應用示範。(2)完(wán)成永磁伺服驅(qū)動系統在紡織(zhi)機械、包裝機械(xiè)、印刷機械等設(shè)備上的應用研(yan)究與典型規格(ge)産品開發。(3)制訂(ding)部分設備專用(yòng)的永磁伺服電(diàn)機産品标準。
永磁同步(bù)磁阻電動機綜(zong)合了永磁同步(bù)電動機和開關(guan)磁阻電動機的(de)特點,具有效率(lǜ)高、功率因數高(gao)、功率密度高、調(diao)速範圍寬等優(you)點。目前在汽車(che)驅動電機上應(yīng)用較多,需要進(jin)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(fa)永磁同步磁阻(zǔ)電動機系列産(chǎn)品。産品開發階(jiē)段目标爲開發(fā)無稀土同步磁(ci)阻永磁電機系(xì)列産品,效率達(da)到IE3(超高效)能效(xiao)水平,同時成本(ben)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(diào)速三相異步電(diàn)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(wèi)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(míng)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(yuán)汽車作爲戰略(luè)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(neng)電機及拖動設(shè)備是節能環保(bǎo)産業的重要内(nèi)容之一。伺服電(dian)機及其控制系(xi)統在數控機床(chuáng)、工業機器人中(zhōng)的應用是高端(duan)裝備制造産業(ye)的基礎。
大型風(fēng)電機組、核電電(dian)機的研發與制(zhi)造是新能源産(chǎn)業的重點。高性(xìng)能電池、驅動電(diàn)機與控制技術(shu)是電動汽車産(chǎn)業發展的關鍵(jiàn)。電機及系統技(jì)術的研究和産(chan)品開發要與我(wo)國戰略性新興(xìng)産業的發展需(xū)求相結合,通過(guò)節能環保、高端(duān)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(yong)等方面的關鍵(jian)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。
