我國(guó)多種高效節(jié)能電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

YE4系列超超高效三相異步電動(dòng)機(jī)

2010年4月IEC啟動(dòng)了對(duì)IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作,決定將IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)分為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn),IEC60034-30-1《在線運(yùn)行交流電機(jī)能效分級(jí)(IE代碼)》和IEC60034-30-2《變速交流電機(jī)能效分級(jí)(IE代碼)》。IEC60034-30-1已經(jīng)于2014年3月發(fā)布,與IEC60034-30相比,主要變化如下:

(1)電機(jī)的效率分為IE1、IE2、IE3、IE4、IE5級(jí),IE5效率最高,IE1效率最低;

(2)延伸了功率范圍,從0.75～375kW延伸為0.12～1000kW;

(3)擴(kuò)大了極數(shù)范圍,從2P、4P、6P擴(kuò)大到2P～8P;

(4)擴(kuò)大了電機(jī)種類(lèi),從單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)擴(kuò)大到所有在線運(yùn)行的交流電機(jī);

(5)環(huán)境運(yùn)行溫度為-20℃～+60℃。高效率電機(jī)的開(kāi)發(fā)仍然是今后電機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向之一,為了填補(bǔ)我國(guó)GB18613—2012標(biāo)準(zhǔn)中1級(jí)能效電機(jī)產(chǎn)品的空白,同時(shí)也為了配合國(guó)家實(shí)施能效“領(lǐng)跑者”計(jì)劃,有必要開(kāi)展IE4效率電機(jī)的研發(fā),以滿足今后國(guó)內(nèi)及出口高效電機(jī)市場(chǎng)的需要。

總體目標(biāo)是完成IE4超超高效系列產(chǎn)品設(shè)計(jì),并制訂產(chǎn)品技術(shù)條件。系列產(chǎn)品機(jī)座號(hào):H80～H355;功率范圍為0.75～355kW;極數(shù)為2,4,6,8極;效率平均值為95%,比普通產(chǎn)品高6%。

超高速三相永磁同步電動(dòng)機(jī)

(1)開(kāi)發(fā)超高速三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的必要性:填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,引領(lǐng)電機(jī)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步;促進(jìn)高端裝備制造的國(guó)產(chǎn)化,提升我國(guó)高端裝備制造業(yè)水平;促進(jìn)電機(jī)配套材料(硅鋼片、電磁線、絕緣)、電力電子(磁懸浮軸承、變頻控制器)等行業(yè)的發(fā)展;大容量、超高速電機(jī)的推廣應(yīng)用具有顯著的節(jié)能減排效益。

(2)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段目標(biāo):先針對(duì)離心壓縮機(jī)在制冷、氣體輸送等領(lǐng)域的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)配套用超高速三相永磁同步電動(dòng)機(jī),功率范圍10～300kW,轉(zhuǎn)速范圍1000～50000r/min。將超高速電機(jī)設(shè)計(jì)、制造與測(cè)試技術(shù)向機(jī)床主軸電機(jī)、微燃發(fā)電、高速儲(chǔ)能等領(lǐng)域擴(kuò)展。

低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)

低速大轉(zhuǎn)矩一般是指轉(zhuǎn)速<500r/min,額定輸出轉(zhuǎn)矩>500N˙m的傳動(dòng)系統(tǒng)。這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)在許多工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域中常見(jiàn)(如球磨機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)屬于典型的低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)),此外還包括油田機(jī)械、礦山機(jī)械及塑料機(jī)械等。

目前,此類(lèi)設(shè)備仍然采用傳統(tǒng)的電機(jī)加減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式,由于減速機(jī)齒輪等機(jī)械原因降低了系統(tǒng)的整體傳動(dòng)效率。永磁電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)運(yùn)行,該特性使得永磁電機(jī)在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用前景非常廣闊。低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)應(yīng)用于球磨機(jī),可去除減速機(jī)、直驅(qū)小齒輪與傳動(dòng)部的大齒輪嚙合,實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)節(jié)能10%以上。

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的階段目標(biāo)如下:(1)完成球磨機(jī)配套專用電機(jī)的開(kāi)發(fā),電機(jī)功率范圍為2.2～400kW,轉(zhuǎn)速范圍為10～60r/min。(2)開(kāi)發(fā)提升機(jī)、皮帶機(jī)、螺桿泵、抽油機(jī)等設(shè)備專用的低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)。(3)制訂球磨機(jī)等設(shè)備專用的低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

高性能永磁伺服電機(jī)系統(tǒng)

2005年以來(lái),我國(guó)交流伺服電機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入高速發(fā)展期,年增長(zhǎng)率超過(guò)25%;2011年市場(chǎng)容量60多億元,預(yù)計(jì)2015年可達(dá)150億元。但目前國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)系統(tǒng)總體技術(shù)水平比較落后,日、歐、美伺服產(chǎn)品完全占據(jù)國(guó)內(nèi)高端伺服市場(chǎng),國(guó)內(nèi)伺服產(chǎn)品只能在中低端領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)市場(chǎng)份額的前四名均被外資品牌占據(jù),2011年外資品牌市場(chǎng)份額近80%,國(guó)內(nèi)品牌市場(chǎng)份額只有近20%,特別是大功率交流永磁伺服系統(tǒng),基本上被國(guó)外產(chǎn)品壟斷。目前,交流伺服電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用最多的領(lǐng)域是機(jī)床,約占25%,紡織機(jī)械占20%、包裝機(jī)械占10%、印刷機(jī)械占7%;國(guó)家政策支持中高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,高檔數(shù)控機(jī)床已列入國(guó)家科技發(fā)展重大專項(xiàng);進(jìn)行機(jī)床用高性能永磁伺服電機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化,帶動(dòng)伺服電機(jī)系統(tǒng)朝著高精度、高性能、快響應(yīng)的方向發(fā)展,對(duì)提高我國(guó)裝備制造的整體水平有重要意義。

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段目標(biāo)如下:(1)完成數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā),電機(jī)功率范圍為3～15kW,性能水平與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相當(dāng);完成永磁伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用示范。(2)完成永磁伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等設(shè)備上的應(yīng)用研究與典型規(guī)格產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。(3)制訂部分設(shè)備專用的永磁伺服電機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

永磁同步磁阻電動(dòng)機(jī)

永磁同步磁阻電動(dòng)機(jī)綜合了永磁同步電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn),具有效率高、功率因數(shù)高、功率密度高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。目前在汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上應(yīng)用較多,需要進(jìn)一步拓展永磁同步磁阻電動(dòng)機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)永磁同步磁阻電動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段目標(biāo)為開(kāi)發(fā)無(wú)稀土同步磁阻永磁電機(jī)系列產(chǎn)品,效率達(dá)到IE3(超高效)能效水平,同時(shí)成本與YE3系列三相異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng),能夠替代風(fēng)機(jī)、水泵和壓縮機(jī)配套的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。系列產(chǎn)品功率范圍為0.55～315kW;機(jī)座號(hào)為H80～H355;極數(shù)為4極;標(biāo)稱轉(zhuǎn)速為3000r/min;調(diào)速范圍100～5000r/min。

結(jié)語(yǔ)

“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃已明確將節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車(chē)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。電機(jī)系統(tǒng)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān),發(fā)展高效節(jié)能電機(jī)及拖動(dòng)設(shè)備是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容之一。伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用是高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

大型風(fēng)電機(jī)組、核電電機(jī)的研發(fā)與制造是新能源產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。高性能電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。電機(jī)及系統(tǒng)技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要與我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求相結(jié)合,通過(guò)節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造、新能源、新能源汽車(chē)等重點(diǎn)領(lǐng)域的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā),解決電機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、應(yīng)用等方面的關(guān)鍵技術(shù)難題,從而推動(dòng)電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和電機(jī)行業(yè)的發(fā)展。