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我國多種高效節能電機的發展狀況

作者:高效電機及係統節能來源:高效電機及係統節能 瀏覽次數: 日期:2018-04-17 08:37:08

“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃已明確將節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備製造、新能源、新材料、新能源汽車作為戰略性新興產業。

 

電機係統與戰略性新興產業的發展密切相關,發展高效節能電機及拖動設備是節能環保產業的重要內容之一。伺服電機及其控製係統在數控機床、工業機器人中的應用是高端裝備製造產業的基礎。大型風電機組、核電電機的研發與製造是新能源產業的重點。高性能電池、驅動電機與控製技術是電動汽車產業發展的關鍵。

 

YE4係列超超高效三相異步電動機

 

2010年4月IEC啟動了對IEC60034-30標準的修訂工作,決定將IEC60034-30標準分為2個標準,IEC60034-30-1《在線運行交流電機能效分級(IE代碼)》和IEC60034-30-2《變速交流電機能效分級(IE代碼)》。IEC60034-30-1已經於2014年3月發布,與IEC60034-30相比,主要變化如下:

 

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

(2)延伸了功率範圍,從0.75~375kW延伸為0.12~1000kW;

(3)擴大了極數範圍,從2P、4P、6P擴大到2P~8P;

(4)擴大了電機種類,從單速三相籠型感應電動機擴大到所有在線運行的交流電機;

 

(5)環境運行溫度為-20℃~+60℃。高效率電機的開發仍然是今後電機技術發展的方向之一,為了填補我國GB18613—2012標準中1級能效電機產品的空白,同時也為了配合國家實施能效“領跑者”計劃,有必要開展IE4效率電機的研發,以滿足今後國內及出口高效電機市場的需要。

 

總體目標是完成IE4超超高效係列產品設計,並製訂產品技術條件。係列產品機座號:H80~H355;功率範圍為0.75~355kW;極數為2,4,6,8極;效率平均值為95%,比普通產品高6%。

 

超高速三相永磁同步電動機

 

(1)開發超高速三相永磁同步電動機的必要性:填補國內空白,引領電機行業技術進步;促進高端裝備製造的國產化,提升我國高端裝備製造業水平;促進電機配套材料(矽鋼片、電磁線、絕緣)、電力電子(磁懸浮軸承、變頻控製器)等行業的發展;大容量、超高速電機的推廣應用具有顯著的節能減排效益。(2)產品開發階段目標:先針對離心壓縮機在製冷、氣體輸送等領域的應用,開發配套用超高速三相永磁同步電動機,功率範圍10~300kW,轉速範圍1000~50000r/min。將超高速電機設計、製造與測試技術向機床主軸電機、微燃發電、高速儲能等領域擴展。

 

低速大轉矩永磁同步電動機

 

低速大轉矩一般是指轉速<500r/min,額定輸出轉矩>500N˙m的傳動係統。這樣的傳動係統在許多工業傳動領域中常見(如球磨機驅動係統屬於典型的低速大轉矩傳動係統),此外還包括油田機械、礦山機械及塑料機械等。

 

目前,此類設備仍然采用傳統的電機加減速機的驅動模式,由於減速機齒輪等機械原因降低了係統的整體傳動效率。永磁電機可以實現低速大轉矩直驅運行,該特性使得永磁電機在低速大轉矩的傳動係統中的應用前景非常廣闊。低速大轉矩永磁電機應用於球磨機,可去除減速機、直驅小齒輪與傳動部的大齒輪齧合,實現球磨機可靠運轉,係統節能10%以上。

 

產品開發的階段目標如下:(1)完成球磨機配套專用電機的開發,電機功率範圍為2.2~400kW,轉速範圍為10~60r/min。(2)開發提升機、皮帶機、螺杆泵、抽油機等設備專用的低速大轉矩永磁同步電動機。(3)製訂球磨機等設備專用的低速大轉矩永磁同步電動機產品標準。

 

高性能永磁伺服電機係統

 

2005年以來,我國交流伺服電機市場進入高速發展期,年增長率超過25%;2011年市場容量60多億元,預計2015年可達150億元。但目前國內伺服電機係統總體技術水平比較落後,日、歐、美伺服產品完全占據國內高端伺服市場,國內伺服產品隻能在中低端領域競爭。國內交流伺服電機市場份額的前四名均被外資品牌占據,2011年外資品牌市場份額近80%,國內品牌市場份額隻有近20%,特別是大功率交流永磁伺服係統,基本上被國外產品壟斷。目前,交流伺服電機係統應用最多的領域是機床,約占25%,紡織機械占20%、包裝機械占10%、印刷機械占7%;國家政策支持中高檔數控機床產業化發展,高檔數控機床已列入國家科技發展重大專項;進行機床用高性能永磁伺服電機係統的技術研究及產業化,帶動伺服電機係統朝著高精度、高性能、快響應的方向發展,對提高我國裝備製造的整體水平有重要意義。

 

產品開發階段目標如下:(1)完成數控機床進給伺服係統的研究與產品開發,電機功率範圍為3~15kW,性能水平與國外同類產品相當;完成永磁伺服驅動係統在數控機床上的應用示範。(2)完成永磁伺服驅動係統在紡織機械、包裝機械、印刷機械等設備上的應用研究與典型規格產品開發。(3)製訂部分設備專用的永磁伺服電機產品標準。

 

永磁同步磁阻電動機

 

永磁同步磁阻電動機綜合了永磁同步電動機和開關磁阻電動機的特點,具有效率高、功率因數高、功率密度高、調速範圍寬等優點。目前在汽車驅動電機上應用較多,需要進一步拓展永磁同步磁阻電動機在工業領域中的應用,開發永磁同步磁阻電動機係列產品。產品開發階段目標為開發無稀土同步磁阻永磁電機係列產品,效率達到IE3(超高效)能效水平,同時成本與YE3係列三相異步電動機相當,能夠替代風機、水泵和壓縮機配套的變頻調速三相異步電動機。係列產品功率範圍為0.55~315kW;機座號為H80~H355;極數為4極;標稱轉速為3000r/min;調速範圍100~5000r/min。

 

結語

 

“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃已明確將節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備製造、新能源、新材料、新能源汽車作為戰略性新興產業。電機係統與戰略性新興產業的發展密切相關,發展高效節能電機及拖動設備是節能環保產業的重要內容之一。伺服電機及其控製係統在數控機床、工業機器人中的應用是高端裝備製造產業的基礎。

 

大型風電機組、核電電機的研發與製造是新能源產業的重點。高性能電池、驅動電機與控製技術是電動汽車產業發展的關鍵。電機及係統技術的研究和產品開發要與我國戰略性新興產業的發展需求相結合,通過節能環保、高端裝備製造、新能源、新能源汽車等重點領域的新產品開發,解決電機在設計、製造、測試、應用等方麵的關鍵技術難題,從而推動電機技術的進步和電機行業的發展。

 

本文章出自--高效電機及係統節能

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