2024年8月31日发(作者：嵇向卉)
研究与设计
I
EMCA
違权控刹名阄2018,45 (2)
IE
4超超高效率电动机系列产品的开发
黄坚，姚丙雷，顾德军，李光耀，王鸿鹤
[上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海200063]
摘要：
IE4
超超高效率为目前全球统一的最高的电动机能效等级。着重介绍了达到
IE4
效率等级的
4
个系列产品
"YZTE4
系列（
IP55)
铸铜转子三相异步电动机，
YE4
系列（
IP55)
三相异步电动机（
H80
〜
355
)，
YE4
系列（
P55)
低压大功率三相异步电动机，
TYE4
系列（
P55)
自起动永磁同步电动机。
II
关键词：
IE4
;
超超高效率；电动机
中图分类号
：TM 302
文献标志码
：A
文章编号：
1673-6540(2018)02-0056-06
Development of IE4 Super Premium Efficiency Motor Series Products
HUANG
Jian
,
YAOBinglei
,
GUDejun
,
LI
Guangyao
，
WANGHonghu
'
Shanghai
Electrical
Apparatus
Research
Institute
(
Group
)
Co
.，
Ltd
.，
Shanghai
200063，
China
]
Abstract
:
I
E4 super premium efficiency was the highest level of current global energy efficiency. The four
products of YZTE4 series (
I
P55) three-phase induction motors with die-cast copper rotor, YE4 Series (
I
P55) three-
phase induction motors (H80 〜355 )
，
YE4 series (
I
P55) low-voltage high-power three-phase asynchronous motor and
TYE4 series (
I
P55) self starting permanent magnet synchronous motor were introduced. They had reached the
I
E4
efficiency level.
Key words
: I
E4
;
super premium efficiency
;
motor
应国际
IEC
标准的
IE
3超高效率等级％，为我国目
前的节能 标准等级，
1
级效率 为
93.06%，与国际
IEC
60034-30中的
IE
4效率等级
相对应，为目前中小型三相异步电动机我国的最
高效率标准等级。
表
1
0引言
2008年10月国际电工委员会
IEC
组织发布
了
IEC
60034-30《单速、三相笼型感应电动机的
能效分级》标准，统一将电动机能效标准分为
IE
1、
IE
2、
IE
3、
IE
4共4个等级，其中
IE
1为标准效
率、
IE
2为高效率、
IE
3为超高效率，
IE
4为最高效
率等级，彳了业中习惯称之为超超高效率。
参考
IEC
60034-30标准，我国也相应制定了
国标
GB
18613—2012《中型三相异步电动机能
效 能效等级》，
2012
年9月
1
日起
。新国标
GB
18613—2012将效
GB 18613—2012
与
I
EC 60034-30
的对应关系
IEC
60034-30
IE
4—最高效率等级
IE
3—超高效率等级
IE
2—高效率等级
IE
1—普通效率等级
平均效率/%
93.06
91.39
89.85
87.62
GB
18613—2012
1级效率标准
2级效率标准或节能评价值
3级效率标准或能效限定值
无（已废止）
率等级分为三级，其效率等级与
IEC
60034-30的
对应关系如表
1
所。由表
1
中的对应关系可
知，3级效率平均为89.85% (对应国际
IEC
标准
的
IE
2高效率等级％，为我国目前的能效限定
最低效率标准等级，2级效率 为91.39% (对
2014年
IEC
又发布了最新的能效标准
IEC
60034-30- 1:2014,将电机功率范围从0.75〜
375
kW
扩大到 0.12〜1 000
kW
, 的 2、
4、6
P
基础上增加了
8P
;其次，在
IE
4效率等级的
， 了效率等级更高的&5 。与
作者简介：黄坚（
I
960—），教授级高工，研究方向为电机设计。
—56 —
喏名
L
乃农别名阄2018,45 (2)
研究与设计
I
EMCA
此同时，IEC
60034-30
-l:
2014
又给出了各种类
型电动机所能达到各级效率等级的 ，如
表
2
所示。由表
2
国际电工委员会IEC组织给出
的
相
，三相
的
为了
型电机行业
电动机达到
&4
效率等级
，
&4
也应
超国际
步的
目前国际上三
动中
，自
2015
年
9
月
了
&4
能效
了由
电
、
电
、
表
电动机类型
电机 、北京首钢 等
40
家企
业组成的
&4
系列产品开发联合设计工作组。开
展了 YZTE
4
系列（I
55
)铸铜转子超超高效率三
相异步电动机（机座号
80 ~180
)、YE
4
系列
(I
55
)铸铝转子超超高效率三相异步电动机（机
座号
80~355
)、YE
4
系列（IP
55
)低压大功率超超
高效率三相异步电动机（机座号
355 ~450
)
TYE
4
系列（IP
55
)自起动永磁同步电动机（机座
号
80~280
)
4
个系列产品的开发，完了
46
个规
格
167
台样机的试
稿）和设计要求。同
用冷轧硅钢片等设计
损耗的铁
测试，样机的主要性能指
， 了新型绕组、合理选
的研究，以降低电机
标全部达到了
&4
效率等级及相关标准（报批
电动机所能够达到的最高的效率等级。
起，我组织在中小型电机行业
电机系统节能工
电机
电机
子（中国）
、 大中电机
、佳木斯电机
、
、
、
等级的超超高效率电动机产品的开发，
电机
电机
电机
、
、
研究中心、浙江金龙
工工艺、转子加工工艺等关键工艺
的研究。通过近二年时间的努力，完了预定的
莞
各项任务，顺利达到了预期目标。
2 IEC
给出的各类电动机可能达到的能效等级
IE
1
IE
2
是
是
是
是
否
困
困
否
是
IE
3
是
困
是
是
否
否
否
否
是
IE
4
困
否
困
困
否
否
否
否
困
IE
5
否
否
否
否
否
否
否
否
否
散嵌绕组(所有防护等级，各种定额）
三相笼型感应
电动机（
ASM
)
三相绕线式转子感应电动机
电容起动
单相感应
电动机
电容运转
起动/运转电容器
分相
同步电动机
自起动永磁（
LSPM
)
成型绕组;
IP
2
x
(开启式电动机％
型绕组以等级
是
是
是
是
困
是
是
困
是
1项目完成情况
1. 1关键技术研究
为了确保所开发的电动机系列产品达到
&4
效
率等级，我
项损耗，主
多方面考虑能一步降低电机的
绕设计技术、材料选用以及工艺加
1. 1. 2
开展
IE
4
效率电机专用风扇结构的研究
通过对Y、Y
2
、YX
3
系列等
形式的、风压、效率等特性进行分析，
YE
4
电机新 。应用
3
D
试验验证，达到了预期效果。YE
4
电机新
大和损耗低的特点。
1. 1. 3
采用低损耗轴承
ART
技术的对比试验研究
ART(金属磨损自修复)技术可提高轴承的使
用寿命、降低轴承 损耗，通过样机的试验验
，ART技术对降低电机的机械损耗具有一定的
效。
永磁电机气隙磁场波形的优化研究
了
的
新风扇，在YE
4-132
S
2-2
等规格样机上开展了对
工等方面开展了试验研究工作。主要内容如下：
1
.
1
.
1
开展采用正弦绕组、不等匝绕组对降低
电机损耗的技术研究
提出了新型定子绕组分析计算模型(包含绕组
方案设计、评判、绕线模尺寸计算等功能），过优
化正弦及不等匝绕组，有效削弱了谐波磁场。开发
了正弦绕组、不等匝绕组设计软件，样机验证表明，
在降低杂散损耗和起动性能方面取得预期效1。
1. 1. 4
针对永磁电机不同的 、系数、斜
57
研究与设计
I
EMCA
等进行了 分析和计算，研究了对 磁
优化 动转 作用，确定了
TYE
4
永磁电机系列产品的主要电磁参数。
1
.
1
. 5永磁电机交
、
直轴电抗参数的计算研究
永磁同步电机的相量模型，充分考虑永
磁电机 效应对电感参数的 ，采用
合的方法，计算电机额定运行时的直轴电 丨交
轴电抗，提高了计算的准确性。
1
.
1
.
6
永磁电机的永磁材料应用研究
开展了永磁材料不同 磁对永磁电机性
能 的研究， 永磁材料失磁对电机性能影
， 了永磁电机设计时应 的 。
永磁材料的选用应 对材料最大去磁
性以及永磁 等 行综合考虑。
1. 1. 7
IE
4效率电机新绝缘结构的研究
&4系列产品开发的 ， 了用
的 ，并确 了
IE
4电机 规
方案。
1
.
1
.
8
选择不同牌号的冷轧硅钢片进行对比试
验研究
选择了 0.35和0.5
mm
厚度和不同牌号的冷
乳硅钢片进行了对比试验，从对试验 ，
效率和功率 指标都达到标准要求，得到 ：
相近的 。 方 产考虑，仍以
用0.5
mm
厚的冷乳硅钢片为佳。
1
.
1
. 9定转子冲片冲剪工艺
、
铁心压装工艺的
试验研究
制定了 &4电机工艺规范，对冲片毛刺、叠压
力、铁 部 等参 行了规定。同，开
了转子冲片 工艺的试验验证。目前
统的加工工艺，电机定转子间的 用转
子表面加工得到， 工艺方式，增大了电机杂
散损耗。采用转子冲片 新工艺，在定
转子冲片 分， 到， 了转子
表面加工工艺过程， 效降低电机的杂散损耗。
在
H
100
L
1-4、2.2
kW
样机上进行了对比试验验
，杂散损耗 降低了 55%。
1
.
1
.
10
开展转子
“
脱壳
”
工艺的试验验证
对比试验 ，“ ”工艺 散
损耗 降低28.0〜341%。
1
.
1
.
11
开展了转子酸洗工艺的试验研究
采用转子 工艺， 电机转子表面的
—58 —
違权控刹名阄2018,45 (2)
片毛刺和铝须毛刺，明显降低电机的铁耗 >
散损耗， 电机的性能。该工艺 工操作和
机器操作。 用用 工艺设备取代
工操作，可大大降低劳动 ，提高生产效率、
。 对 试验 ， 工 艺
电机的杂散损耗降低19.1〜44.3%。
1
.
1
. 13开展了永磁电机
批量生产关键
工艺
及
的研究
个永磁电机工艺文件《转子永磁体镶
嵌工艺 》和《子铁 压工艺 》。
1.2主要技术指标
所开发的
YE
4超超高效率三相异步电动机
等4个系列产品的主 参数如下：
(1)
YZTE
4系列（
IP
55)铸铜转子超超高效
率三相异步电动机
功率范围:0.55〜22
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
80〜180
mm
。
(2)
YE
4系列（
IP
55)超超高效率三相异步
电动机
功率范围:0.55〜315
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
80〜355
mm
。
(3)
YE
4系列（
IP
55)低压大功率超超高效
率三相异步电动机
功率 : 250 〜1 000
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
355〜450
mm
。
(4)
TYE
4系列（
IP
55)超超高效率自起动永
磁三相同步电动机
功率范围:0.55〜90
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围:80〜280
mm
。
1.3样机试制情况
项目计划任务 求，完了
YZTE
4系
列铸铜转子、
YE
4系列铸铝转子超超高效率三相
异步电动机和
TYE
4系列（
IP
55)三相永磁同步电
动机共46个规格167台样机试制，其中，样机的
全部合格，效率指标合格率为92.81%，功率
指标合格率为98.2%，起动电流指标合格率
为98.5%，其性能指标 达到标准和设计要
求。
IE
4效率超超高效率电动机部分典型规格样
喏名
L
乃农别名阄2018,45 (2)
机试验 如表
3~6
所，其中YZTE
4
系列铸铜
转子三相异步电动机部分典型规格效率测试
如表
3
所；YE
4
系列三相异步电动机（H
80~
355
)部分典型规格效率测试 如表
4
所示;
YE
4
系列低压大功率三相异步电动机（H
355 ~
450
)部分典型规格效率测试 如表
5
所；
TYE
4
系列（
&55
)三相永磁同步电动机部分典型
规格效率测试 如表6所。
表
3 YZTE4
系列部分样机效率测试数据
型号
功率
kW
/
极数
IE
4
测试
效率/%
效率
T
%
YZTE
4-80
M
1-20.75483.582.79
YZTE
4-90
S
-21.5286.5
86.96
87.21
YZTE
4-90
L
-41.5288.2
88.24
87.62
YZTE
4-100
L
2-43.0490.4
91.13
91.03
YZTE
4-112
M
-44.04
91.1
91.49
91.59
YZTE
4-132
S
-45.54
91.9
91.85
92.17
YZTE
4-160
L
-218.5293.793.56
表
4 YE4
系列（
H132~355
)部分样机效率
测试数据
型号
功率
测试
kW
/
极数
IE
4
能效
/
%
效率
T
%
YE
4-132
S
-45.54
91.9
92.80
92.65
YE
4-132
M
2-65.5690.5
90.09
90.23
YE
4-180
M
-222294.0
94.11
94.22
YE
4-200
L
-4304
94.9
95.05
95.06
YE
4-280
M
-2
90
295.8
95.76
95.78
YE
4-315
L
1-8
90
894.4
94.51
94.58
YE
4-355
L
-4315496.7
96.61
96.48
研究与设计
I
EMCA
表
5 YE4
系列（
H355 ~ 450
)样机效率测试数据
型号
功率
TkW
极数
IE
4 效率
T
%
测试效率
T
%
YE
4-355-4355496.796.58
YE
4-355-6315696.696.32
YE
4-4504-6800696.696.64
YE
4-400-8355895.4
95.49
表
e
TYE4
系列部分样机效率测试数据
型号
功率
4
测试
kW
极数
IE
能效
T
%效率
T
%
93.16
TYE
4-112
M
-444
91.1
93.87
93.71
93.37
93.1
TYE
4-160
M
1-211292.692.49
94.33
TYE
4-160
M
-411493.395.0
TYE
4-225
M
-445495.496.6
TYE
4-225
M
-630694.296.7
TYE
4-280
M
-4
90
496.197.8
TYE
4-280
M
-655695.196.18
2与国外同类产品的对比
自
2014
年国际电工委员会&C组织发布了
IEC
60034-30-1
:
2014
《单速、三相笼型感应电动
机的能效分级》标准，
&4
作为目前全球最高的效
率等级 发布后，国内外（如德国、美国、意大
利、巴西等）电机行业 事
&4
效率等级电
动机产品的研究与开发。从我近期收集到的德
国SIEMENS公司、ABB公司和巴西Weg公司的
样 看，国 仅有铸铝转子
&4
效率等级
超超高效率电动机系列产品， 大致如下：
(1) 最近所收集到的最新的德国
SIEMENS
2016
年样 看，其最新开发的
1
LE
1504/1604
系列产品达到了 IE
4
效率等级，
1
LE
1504/1604
系列产品的功率 为
2. 2 ~
200
kW，机座号 为 H
100-315
，
2
、
4
;
(
2
) 最近收集到的最新的德国ABB公司
2017
年样 看，其最新开发的M
3
BP系列产品
也达到了
&4
效率等级， 产品的功率 为
45~355
kW，机座号 仅有H
280
、
315
、
355
三个
一
59 —
研究与设计
I
EMCA
違权控刹名阄2018,45 (2)
机座号，极数有2、4、6;
(3)
2016年样
最近收集到的最新的巴西
We
;公司
看，其最新开发的
W21
系列产品也
表
7 YE4
系列与
1LE1504/1604
系列、
W21
系列比较
类别
功率范
围
/kW
0.55〜
1 000
2.2〜
200
3.0〜
315
45〜
355
机座号
范围
极数
2、4、
6、8
2、4
达到了 &4效率等级，该类产品的功率范围为3.0〜
315
kW
,机座号范围为
H
132〜355， 2、4、6。
YE
4超超高效率三相异步电动机系列产品与
德国
SIEMENS
公司、
ABB
公司和巴西
W
>公司同
产品的对 如表5所。由表7的对
况可知，德国
SIEMENS
公司的1
LE
1504/1604系
列
、ABB
的
M
3
BP
系列和巴西
W
>公司的
W
21系列相应的同类产品，规格、极数不全，仅部
分规格或部分功率段产品。相较而言，
YE
4系列
为目前国际上首个符合
IE
4效率等级的超超高效
率中小型三相异步电动机整马力全系列产品。
表/中列出了
YE
4系列典型规格效率、功率
因数、噪声和额定电流等主要性能指标与德国
SIEMENS
公司、
ABB
公司和巴西
W
>公司相应同
产品 的对 ，其中，
YE
4系列产品为数
样机的实测值，德国
SIEMENS
1
LE
1504/
1604系列产品、
ABB
公司
M
3
BP
系列产品和巴西
W
>公司
W21
系列产品 为样 供的
I
表
规格
中国
YE
4系列
德国
SIEMENS
公司
1
LE
1504/1604 系列
巴西
Weg
公司
H
80〜
450
H
100〜
315
H
132〜
355
W
21系列
德国
ABB
公司
2、4、6
H
280〜
355
M
3
BP
系列
2、4、6
(表/中所提供的
YE
4系列和
SIEMENS
公司
1
LE
1504/1604系列产品的噪声值为声功率级，
ABB
公司
M
3
BP
系列产品和巴西
Weg
公司
W
21
系列产品样 供的 为声压级，通过修
列入表/中的噪声值为声压/声功率级％。 表/
中所列出的相应规格对 ，
YE
4系列超
超高效率三相异步电动机产品的效率、功率 ：
噪声指标 优于德国
SIEMENS
、
ABB
公
巴西
Weg
公司同类产品的水平。
8 YE4
系列与
1LE1504/1604
系列、
W21
系列主要性能指标的对比
别
效率/%
91.75
91.70
92.10
92.84
91.90
92.10
90.16
89.50
93.70
93.70
93.80
95.27
94.80
94.80
95.09
94.90
95.00
功率
0.91
0.91
0.86
0.81
0.83
0.82
0.74
0.71
0.9
0.91
0.87
0.88
0.88
0.86
0.86
0.81
0.81
噪声
dB/A
74.3
80
67/80
62.5
68
56/68
62.6
52/63
71.5
87
67
T
80
79.7
83
69
T
81
72.6
73
63
T
75
额电
13.73
13
14.5
11.14
10.4
11.05
12.45
13.05
33.05
31.5
34.53
66.52
64
68.95
55.47
56
60.3
t
H
132
S
2-2 7.5
kW
H
132
S
-4 5.5
kW
H
132
M
2-6 5.5
kW
H
160
L
-2 18.5
kW
H
200
L
2-2 37
kW
H
200
L
-4 30
kW
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
—60 —
喏名
L
勿控剞名阄2018,45 (2) 研究与设计I
EMCA
续表8
规格
类别
效率/%
95.40
95.40
95.60
96.67
96.0
96.2
96.0
96.39
96.30
96.80
96.40
功率因数
0.85
0.84
0.82
0.88
0.85
0.86
0.84
0.89
0.86
0.85
0.86
噪声
dB/A
76.6
83
63
T
76
79.3
83
72
T
86
69
T
83
84.3
87
68
T
81
71
T
84
额定电流
/A
84.1
81
87.37
134.1
133
130
138.95
195.9
192
194
201.05
H
225
M
-4 45
kW
H
280
S
-4 75
kW
H
315
S
-4 110
kW
YE
4
SIEMENS
Weg
^
YE
4
SIEMENS
ABB
公司
Weg
YE
4
SIEMENS
ABB
Weg
3 结语
高效电机的 应用是我国一项长期的
国策。2014年12月，国家发改委、财政部、工信
部、国家质检总局等七部委联合印发了能效“领
跑者” 方案，将达到&4效率等级的电机
列人能效“领跑者”队伍;工业和信息化部《关
2017年度工业节能 装 “能效之
星”产品 工作的 》也将&4电机作为“能
；2017年4月27E
工业节能和合同能源管
效之星”的选产品
220号发布了*
电动机等
4
个系列产品，填补了该领域空白。在
现
际领
很大的
；项目
下， 合指
标达到了国际同类产品
，高了产品在国内
应用，为引领行业
了重大贡献。
，部分指标居国
了相关行业的.水
的竞争能力；
步，促
的
能减排做
【参考文献】
经信委、发委和财政局以沪经信法[2017]
理项目专项扶持办法》，办 确鼓励企业
采用&4效率电机， 与适当的财政补贴。
2017年9月财政部、国家税务总局、国家发改委、
工信部和环保部以财税（2017)71号文发布了《关
发节能 保护专用设备企业所得税
优惠目录(2017年版）的 》，其中&4能效等
级电动机列人所得税优惠目录。
中国机械工业联合会于2017年12月18日
组织行业专家对该项目 行了鉴定。
由中国科学院顾国标院士等7位行业专家组成的
鉴定委员会，在听了完成单位的科 汇报
后认为，所发完成的YE4超超高效率三相异步
[1] SIEMENS
公司（样本）
.D81.1_2016_SIMOTICS_GP
_SD_XP_DP_EN[ Z] .2016.
[2 ] Weg
公司（样本）
.W21 Three Phase LV Motors'Z].
2016.
[3 ] ABB
公司（样本
）.Low voltage Process performance
Motors' Z] .2016.
[4] ROTATING ELECTRICAL MACHINES-Part 30-1
：
Efficiency classes of Line operated AC motors ( IE-
code) IDT
：
IEC TS 60034-30-1
：
2014[ S].
[5]
旋转电机效率分级（
IE
代码）第
1
部分：电网供
电的交流电动机：
GB/T 32891.1-2016[S].
[6] ROTATING ELECTRICAL MACHINES-Part 30-2:
Efficiency classes of variable speed AC motors ( IE-
code) IDT
：
IEC TS 60034-30-2
：
2016[ S].
收稿日期
：2018 -01 -22
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—61 —
2024年8月31日发(作者：嵇向卉)
研究与设计
I
EMCA
違权控刹名阄2018,45 (2)
IE
4超超高效率电动机系列产品的开发
黄坚，姚丙雷，顾德军，李光耀，王鸿鹤
[上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海200063]
摘要：
IE4
超超高效率为目前全球统一的最高的电动机能效等级。着重介绍了达到
IE4
效率等级的
4
个系列产品
"YZTE4
系列（
IP55)
铸铜转子三相异步电动机，
YE4
系列（
IP55)
三相异步电动机（
H80
〜
355
)，
YE4
系列（
P55)
低压大功率三相异步电动机，
TYE4
系列（
P55)
自起动永磁同步电动机。
II
关键词：
IE4
;
超超高效率；电动机
中图分类号
：TM 302
文献标志码
：A
文章编号：
1673-6540(2018)02-0056-06
Development of IE4 Super Premium Efficiency Motor Series Products
HUANG
Jian
,
YAOBinglei
,
GUDejun
,
LI
Guangyao
，
WANGHonghu
'
Shanghai
Electrical
Apparatus
Research
Institute
(
Group
)
Co
.，
Ltd
.，
Shanghai
200063，
China
]
Abstract
:
I
E4 super premium efficiency was the highest level of current global energy efficiency. The four
products of YZTE4 series (
I
P55) three-phase induction motors with die-cast copper rotor, YE4 Series (
I
P55) three-
phase induction motors (H80 〜355 )
，
YE4 series (
I
P55) low-voltage high-power three-phase asynchronous motor and
TYE4 series (
I
P55) self starting permanent magnet synchronous motor were introduced. They had reached the
I
E4
efficiency level.
Key words
: I
E4
;
super premium efficiency
;
motor
应国际
IEC
标准的
IE
3超高效率等级％，为我国目
前的节能 标准等级，
1
级效率 为
93.06%，与国际
IEC
60034-30中的
IE
4效率等级
相对应，为目前中小型三相异步电动机我国的最
高效率标准等级。
表
1
0引言
2008年10月国际电工委员会
IEC
组织发布
了
IEC
60034-30《单速、三相笼型感应电动机的
能效分级》标准，统一将电动机能效标准分为
IE
1、
IE
2、
IE
3、
IE
4共4个等级，其中
IE
1为标准效
率、
IE
2为高效率、
IE
3为超高效率，
IE
4为最高效
率等级，彳了业中习惯称之为超超高效率。
参考
IEC
60034-30标准，我国也相应制定了
国标
GB
18613—2012《中型三相异步电动机能
效 能效等级》，
2012
年9月
1
日起
。新国标
GB
18613—2012将效
GB 18613—2012
与
I
EC 60034-30
的对应关系
IEC
60034-30
IE
4—最高效率等级
IE
3—超高效率等级
IE
2—高效率等级
IE
1—普通效率等级
平均效率/%
93.06
91.39
89.85
87.62
GB
18613—2012
1级效率标准
2级效率标准或节能评价值
3级效率标准或能效限定值
无（已废止）
率等级分为三级，其效率等级与
IEC
60034-30的
对应关系如表
1
所。由表
1
中的对应关系可
知，3级效率平均为89.85% (对应国际
IEC
标准
的
IE
2高效率等级％，为我国目前的能效限定
最低效率标准等级，2级效率 为91.39% (对
2014年
IEC
又发布了最新的能效标准
IEC
60034-30- 1:2014,将电机功率范围从0.75〜
375
kW
扩大到 0.12〜1 000
kW
, 的 2、
4、6
P
基础上增加了
8P
;其次，在
IE
4效率等级的
， 了效率等级更高的&5 。与
作者简介：黄坚（
I
960—），教授级高工，研究方向为电机设计。
—56 —
喏名
L
乃农别名阄2018,45 (2)
研究与设计
I
EMCA
此同时，IEC
60034-30
-l:
2014
又给出了各种类
型电动机所能达到各级效率等级的 ，如
表
2
所示。由表
2
国际电工委员会IEC组织给出
的
相
，三相
的
为了
型电机行业
电动机达到
&4
效率等级
，
&4
也应
超国际
步的
目前国际上三
动中
，自
2015
年
9
月
了
&4
能效
了由
电
、
电
、
表
电动机类型
电机 、北京首钢 等
40
家企
业组成的
&4
系列产品开发联合设计工作组。开
展了 YZTE
4
系列（I
55
)铸铜转子超超高效率三
相异步电动机（机座号
80 ~180
)、YE
4
系列
(I
55
)铸铝转子超超高效率三相异步电动机（机
座号
80~355
)、YE
4
系列（IP
55
)低压大功率超超
高效率三相异步电动机（机座号
355 ~450
)
TYE
4
系列（IP
55
)自起动永磁同步电动机（机座
号
80~280
)
4
个系列产品的开发，完了
46
个规
格
167
台样机的试
稿）和设计要求。同
用冷轧硅钢片等设计
损耗的铁
测试，样机的主要性能指
， 了新型绕组、合理选
的研究，以降低电机
标全部达到了
&4
效率等级及相关标准（报批
电动机所能够达到的最高的效率等级。
起，我组织在中小型电机行业
电机系统节能工
电机
电机
子（中国）
、 大中电机
、佳木斯电机
、
、
、
等级的超超高效率电动机产品的开发，
电机
电机
电机
、
、
研究中心、浙江金龙
工工艺、转子加工工艺等关键工艺
的研究。通过近二年时间的努力，完了预定的
莞
各项任务，顺利达到了预期目标。
2 IEC
给出的各类电动机可能达到的能效等级
IE
1
IE
2
是
是
是
是
否
困
困
否
是
IE
3
是
困
是
是
否
否
否
否
是
IE
4
困
否
困
困
否
否
否
否
困
IE
5
否
否
否
否
否
否
否
否
否
散嵌绕组(所有防护等级，各种定额）
三相笼型感应
电动机（
ASM
)
三相绕线式转子感应电动机
电容起动
单相感应
电动机
电容运转
起动/运转电容器
分相
同步电动机
自起动永磁（
LSPM
)
成型绕组;
IP
2
x
(开启式电动机％
型绕组以等级
是
是
是
是
困
是
是
困
是
1项目完成情况
1. 1关键技术研究
为了确保所开发的电动机系列产品达到
&4
效
率等级，我
项损耗，主
多方面考虑能一步降低电机的
绕设计技术、材料选用以及工艺加
1. 1. 2
开展
IE
4
效率电机专用风扇结构的研究
通过对Y、Y
2
、YX
3
系列等
形式的、风压、效率等特性进行分析，
YE
4
电机新 。应用
3
D
试验验证，达到了预期效果。YE
4
电机新
大和损耗低的特点。
1. 1. 3
采用低损耗轴承
ART
技术的对比试验研究
ART(金属磨损自修复)技术可提高轴承的使
用寿命、降低轴承 损耗，通过样机的试验验
，ART技术对降低电机的机械损耗具有一定的
效。
永磁电机气隙磁场波形的优化研究
了
的
新风扇，在YE
4-132
S
2-2
等规格样机上开展了对
工等方面开展了试验研究工作。主要内容如下：
1
.
1
.
1
开展采用正弦绕组、不等匝绕组对降低
电机损耗的技术研究
提出了新型定子绕组分析计算模型(包含绕组
方案设计、评判、绕线模尺寸计算等功能），过优
化正弦及不等匝绕组，有效削弱了谐波磁场。开发
了正弦绕组、不等匝绕组设计软件，样机验证表明，
在降低杂散损耗和起动性能方面取得预期效1。
1. 1. 4
针对永磁电机不同的 、系数、斜
57
研究与设计
I
EMCA
等进行了 分析和计算，研究了对 磁
优化 动转 作用，确定了
TYE
4
永磁电机系列产品的主要电磁参数。
1
.
1
. 5永磁电机交
、
直轴电抗参数的计算研究
永磁同步电机的相量模型，充分考虑永
磁电机 效应对电感参数的 ，采用
合的方法，计算电机额定运行时的直轴电 丨交
轴电抗，提高了计算的准确性。
1
.
1
.
6
永磁电机的永磁材料应用研究
开展了永磁材料不同 磁对永磁电机性
能 的研究， 永磁材料失磁对电机性能影
， 了永磁电机设计时应 的 。
永磁材料的选用应 对材料最大去磁
性以及永磁 等 行综合考虑。
1. 1. 7
IE
4效率电机新绝缘结构的研究
&4系列产品开发的 ， 了用
的 ，并确 了
IE
4电机 规
方案。
1
.
1
.
8
选择不同牌号的冷轧硅钢片进行对比试
验研究
选择了 0.35和0.5
mm
厚度和不同牌号的冷
乳硅钢片进行了对比试验，从对试验 ，
效率和功率 指标都达到标准要求，得到 ：
相近的 。 方 产考虑，仍以
用0.5
mm
厚的冷乳硅钢片为佳。
1
.
1
. 9定转子冲片冲剪工艺
、
铁心压装工艺的
试验研究
制定了 &4电机工艺规范，对冲片毛刺、叠压
力、铁 部 等参 行了规定。同，开
了转子冲片 工艺的试验验证。目前
统的加工工艺，电机定转子间的 用转
子表面加工得到， 工艺方式，增大了电机杂
散损耗。采用转子冲片 新工艺，在定
转子冲片 分， 到， 了转子
表面加工工艺过程， 效降低电机的杂散损耗。
在
H
100
L
1-4、2.2
kW
样机上进行了对比试验验
，杂散损耗 降低了 55%。
1
.
1
.
10
开展转子
“
脱壳
”
工艺的试验验证
对比试验 ，“ ”工艺 散
损耗 降低28.0〜341%。
1
.
1
.
11
开展了转子酸洗工艺的试验研究
采用转子 工艺， 电机转子表面的
—58 —
違权控刹名阄2018,45 (2)
片毛刺和铝须毛刺，明显降低电机的铁耗 >
散损耗， 电机的性能。该工艺 工操作和
机器操作。 用用 工艺设备取代
工操作，可大大降低劳动 ，提高生产效率、
。 对 试验 ， 工 艺
电机的杂散损耗降低19.1〜44.3%。
1
.
1
. 13开展了永磁电机
批量生产关键
工艺
及
的研究
个永磁电机工艺文件《转子永磁体镶
嵌工艺 》和《子铁 压工艺 》。
1.2主要技术指标
所开发的
YE
4超超高效率三相异步电动机
等4个系列产品的主 参数如下：
(1)
YZTE
4系列（
IP
55)铸铜转子超超高效
率三相异步电动机
功率范围:0.55〜22
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
80〜180
mm
。
(2)
YE
4系列（
IP
55)超超高效率三相异步
电动机
功率范围:0.55〜315
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
80〜355
mm
。
(3)
YE
4系列（
IP
55)低压大功率超超高效
率三相异步电动机
功率 : 250 〜1 000
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围：
H
355〜450
mm
。
(4)
TYE
4系列（
IP
55)超超高效率自起动永
磁三相同步电动机
功率范围:0.55〜90
kW
;
极数范围:2、4、6、8
P
;
机座号范围:80〜280
mm
。
1.3样机试制情况
项目计划任务 求，完了
YZTE
4系
列铸铜转子、
YE
4系列铸铝转子超超高效率三相
异步电动机和
TYE
4系列（
IP
55)三相永磁同步电
动机共46个规格167台样机试制，其中，样机的
全部合格，效率指标合格率为92.81%，功率
指标合格率为98.2%，起动电流指标合格率
为98.5%，其性能指标 达到标准和设计要
求。
IE
4效率超超高效率电动机部分典型规格样
喏名
L
乃农别名阄2018,45 (2)
机试验 如表
3~6
所，其中YZTE
4
系列铸铜
转子三相异步电动机部分典型规格效率测试
如表
3
所；YE
4
系列三相异步电动机（H
80~
355
)部分典型规格效率测试 如表
4
所示;
YE
4
系列低压大功率三相异步电动机（H
355 ~
450
)部分典型规格效率测试 如表
5
所；
TYE
4
系列（
&55
)三相永磁同步电动机部分典型
规格效率测试 如表6所。
表
3 YZTE4
系列部分样机效率测试数据
型号
功率
kW
/
极数
IE
4
测试
效率/%
效率
T
%
YZTE
4-80
M
1-20.75483.582.79
YZTE
4-90
S
-21.5286.5
86.96
87.21
YZTE
4-90
L
-41.5288.2
88.24
87.62
YZTE
4-100
L
2-43.0490.4
91.13
91.03
YZTE
4-112
M
-44.04
91.1
91.49
91.59
YZTE
4-132
S
-45.54
91.9
91.85
92.17
YZTE
4-160
L
-218.5293.793.56
表
4 YE4
系列（
H132~355
)部分样机效率
测试数据
型号
功率
测试
kW
/
极数
IE
4
能效
/
%
效率
T
%
YE
4-132
S
-45.54
91.9
92.80
92.65
YE
4-132
M
2-65.5690.5
90.09
90.23
YE
4-180
M
-222294.0
94.11
94.22
YE
4-200
L
-4304
94.9
95.05
95.06
YE
4-280
M
-2
90
295.8
95.76
95.78
YE
4-315
L
1-8
90
894.4
94.51
94.58
YE
4-355
L
-4315496.7
96.61
96.48
研究与设计
I
EMCA
表
5 YE4
系列（
H355 ~ 450
)样机效率测试数据
型号
功率
TkW
极数
IE
4 效率
T
%
测试效率
T
%
YE
4-355-4355496.796.58
YE
4-355-6315696.696.32
YE
4-4504-6800696.696.64
YE
4-400-8355895.4
95.49
表
e
TYE4
系列部分样机效率测试数据
型号
功率
4
测试
kW
极数
IE
能效
T
%效率
T
%
93.16
TYE
4-112
M
-444
91.1
93.87
93.71
93.37
93.1
TYE
4-160
M
1-211292.692.49
94.33
TYE
4-160
M
-411493.395.0
TYE
4-225
M
-445495.496.6
TYE
4-225
M
-630694.296.7
TYE
4-280
M
-4
90
496.197.8
TYE
4-280
M
-655695.196.18
2与国外同类产品的对比
自
2014
年国际电工委员会&C组织发布了
IEC
60034-30-1
:
2014
《单速、三相笼型感应电动
机的能效分级》标准，
&4
作为目前全球最高的效
率等级 发布后，国内外（如德国、美国、意大
利、巴西等）电机行业 事
&4
效率等级电
动机产品的研究与开发。从我近期收集到的德
国SIEMENS公司、ABB公司和巴西Weg公司的
样 看，国 仅有铸铝转子
&4
效率等级
超超高效率电动机系列产品， 大致如下：
(1) 最近所收集到的最新的德国
SIEMENS
2016
年样 看，其最新开发的
1
LE
1504/1604
系列产品达到了 IE
4
效率等级，
1
LE
1504/1604
系列产品的功率 为
2. 2 ~
200
kW，机座号 为 H
100-315
，
2
、
4
;
(
2
) 最近收集到的最新的德国ABB公司
2017
年样 看，其最新开发的M
3
BP系列产品
也达到了
&4
效率等级， 产品的功率 为
45~355
kW，机座号 仅有H
280
、
315
、
355
三个
一
59 —
研究与设计
I
EMCA
違权控刹名阄2018,45 (2)
机座号，极数有2、4、6;
(3)
2016年样
最近收集到的最新的巴西
We
;公司
看，其最新开发的
W21
系列产品也
表
7 YE4
系列与
1LE1504/1604
系列、
W21
系列比较
类别
功率范
围
/kW
0.55〜
1 000
2.2〜
200
3.0〜
315
45〜
355
机座号
范围
极数
2、4、
6、8
2、4
达到了 &4效率等级，该类产品的功率范围为3.0〜
315
kW
,机座号范围为
H
132〜355， 2、4、6。
YE
4超超高效率三相异步电动机系列产品与
德国
SIEMENS
公司、
ABB
公司和巴西
W
>公司同
产品的对 如表5所。由表7的对
况可知，德国
SIEMENS
公司的1
LE
1504/1604系
列
、ABB
的
M
3
BP
系列和巴西
W
>公司的
W
21系列相应的同类产品，规格、极数不全，仅部
分规格或部分功率段产品。相较而言，
YE
4系列
为目前国际上首个符合
IE
4效率等级的超超高效
率中小型三相异步电动机整马力全系列产品。
表/中列出了
YE
4系列典型规格效率、功率
因数、噪声和额定电流等主要性能指标与德国
SIEMENS
公司、
ABB
公司和巴西
W
>公司相应同
产品 的对 ，其中，
YE
4系列产品为数
样机的实测值，德国
SIEMENS
1
LE
1504/
1604系列产品、
ABB
公司
M
3
BP
系列产品和巴西
W
>公司
W21
系列产品 为样 供的
I
表
规格
中国
YE
4系列
德国
SIEMENS
公司
1
LE
1504/1604 系列
巴西
Weg
公司
H
80〜
450
H
100〜
315
H
132〜
355
W
21系列
德国
ABB
公司
2、4、6
H
280〜
355
M
3
BP
系列
2、4、6
(表/中所提供的
YE
4系列和
SIEMENS
公司
1
LE
1504/1604系列产品的噪声值为声功率级，
ABB
公司
M
3
BP
系列产品和巴西
Weg
公司
W
21
系列产品样 供的 为声压级，通过修
列入表/中的噪声值为声压/声功率级％。 表/
中所列出的相应规格对 ，
YE
4系列超
超高效率三相异步电动机产品的效率、功率 ：
噪声指标 优于德国
SIEMENS
、
ABB
公
巴西
Weg
公司同类产品的水平。
8 YE4
系列与
1LE1504/1604
系列、
W21
系列主要性能指标的对比
别
效率/%
91.75
91.70
92.10
92.84
91.90
92.10
90.16
89.50
93.70
93.70
93.80
95.27
94.80
94.80
95.09
94.90
95.00
功率
0.91
0.91
0.86
0.81
0.83
0.82
0.74
0.71
0.9
0.91
0.87
0.88
0.88
0.86
0.86
0.81
0.81
噪声
dB/A
74.3
80
67/80
62.5
68
56/68
62.6
52/63
71.5
87
67
T
80
79.7
83
69
T
81
72.6
73
63
T
75
额电
13.73
13
14.5
11.14
10.4
11.05
12.45
13.05
33.05
31.5
34.53
66.52
64
68.95
55.47
56
60.3
t
H
132
S
2-2 7.5
kW
H
132
S
-4 5.5
kW
H
132
M
2-6 5.5
kW
H
160
L
-2 18.5
kW
H
200
L
2-2 37
kW
H
200
L
-4 30
kW
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
YE
4
S
I
EMENS
Weg
—60 —
喏名
L
勿控剞名阄2018,45 (2) 研究与设计I
EMCA
续表8
规格
类别
效率/%
95.40
95.40
95.60
96.67
96.0
96.2
96.0
96.39
96.30
96.80
96.40
功率因数
0.85
0.84
0.82
0.88
0.85
0.86
0.84
0.89
0.86
0.85
0.86
噪声
dB/A
76.6
83
63
T
76
79.3
83
72
T
86
69
T
83
84.3
87
68
T
81
71
T
84
额定电流
/A
84.1
81
87.37
134.1
133
130
138.95
195.9
192
194
201.05
H
225
M
-4 45
kW
H
280
S
-4 75
kW
H
315
S
-4 110
kW
YE
4
SIEMENS
Weg
^
YE
4
SIEMENS
ABB
公司
Weg
YE
4
SIEMENS
ABB
Weg
3 结语
高效电机的 应用是我国一项长期的
国策。2014年12月，国家发改委、财政部、工信
部、国家质检总局等七部委联合印发了能效“领
跑者” 方案，将达到&4效率等级的电机
列人能效“领跑者”队伍;工业和信息化部《关
2017年度工业节能 装 “能效之
星”产品 工作的 》也将&4电机作为“能
；2017年4月27E
工业节能和合同能源管
效之星”的选产品
220号发布了*
电动机等
4
个系列产品，填补了该领域空白。在
现
际领
很大的
；项目
下， 合指
标达到了国际同类产品
，高了产品在国内
应用，为引领行业
了重大贡献。
，部分指标居国
了相关行业的.水
的竞争能力；
步，促
的
能减排做
【参考文献】
经信委、发委和财政局以沪经信法[2017]
理项目专项扶持办法》，办 确鼓励企业
采用&4效率电机， 与适当的财政补贴。
2017年9月财政部、国家税务总局、国家发改委、
工信部和环保部以财税（2017)71号文发布了《关
发节能 保护专用设备企业所得税
优惠目录(2017年版）的 》，其中&4能效等
级电动机列人所得税优惠目录。
中国机械工业联合会于2017年12月18日
组织行业专家对该项目 行了鉴定。
由中国科学院顾国标院士等7位行业专家组成的
鉴定委员会，在听了完成单位的科 汇报
后认为，所发完成的YE4超超高效率三相异步
[1] SIEMENS
公司（样本）
.D81.1_2016_SIMOTICS_GP
_SD_XP_DP_EN[ Z] .2016.
[2 ] Weg
公司（样本）
.W21 Three Phase LV Motors'Z].
2016.
[3 ] ABB
公司（样本
）.Low voltage Process performance
Motors' Z] .2016.
[4] ROTATING ELECTRICAL MACHINES-Part 30-1
：
Efficiency classes of Line operated AC motors ( IE-
code) IDT
：
IEC TS 60034-30-1
：
2014[ S].
[5]
旋转电机效率分级（
IE
代码）第
1
部分：电网供
电的交流电动机：
GB/T 32891.1-2016[S].
[6] ROTATING ELECTRICAL MACHINES-Part 30-2:
Efficiency classes of variable speed AC motors ( IE-
code) IDT
：
IEC TS 60034-30-2
：
2016[ S].
收稿日期
：2018 -01 -22
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—61 —