2024年8月31日发(作者：况礼骞)
电机易抄制应用
2021
,
48
（
1
）
研究与设计
I
EMCA
IE5
能效等级三相异步电动机的研制
黄
坚
"
（
1.
国家中小型电机及系统工程技术研究中心
，
上海
200063
；
2
.云南铜业压铸科技有限公司
，
云南
昆明
650000
）
摘
要
：
IE5
为国际电工委员会
（
IEC
）
于
2016
年发布的目前全球最高的电动机能效等级
。
针对
IE5
能效
，
顾卫东
"
，
杨
旭
#
,
冯俊锋
#
等级目标开展了三相异步电动机研制
。
在设计方面
，
主要考虑采用优质的冷轧硅钢片
，
尝试不同风扇结构型
式和不等匝绕组型式
，
并针对小功率电机考虑采用铸铜
工艺方案
，
了电机
。在工艺方面,主要考
虑提高加工
，
减小
、
片毛刺等,进一步
、
等标
电机的空载
。
样机测试结果表明
，
效率
、
功率因
、
起动电流
、
起动
、
最
到设计要求
，
了
IE5
能效等级三相异步电动机研制
目标
。
关键词
：
三相异步电动机
；
能效等级
；
IE5
中图分类号
：
TM
343
1
2
文献标志码
：
3
文章编号
：
1673-6540
（
2021
）
01-0073-05
doi
：
10.
12177/emca.
2020.
169
Development
of
IE5
Energy
Ticiency
Three-Phase
Asynchronous
Motor
HUANG
Jian
1
，
GU
Weidong
1
，
YANG
Xu
2
，
FENG
Junfeng
2
(
1.
National
Engineering
Research
Center
for
Smal
l
&
Medium
Electria
Machine
and
Systems
，
Shanghai
200063
，
China
;
2.
Yunnan
Coppec
Die-Casting
Technolory
Co.
，
Ltd.
，
Kunming
650000
，
China
)
Abstract
:
IE5
，
published
by
International
Electrotechnical
Commission
(
IEC)
in
2016
，
ia
currentle
the
highest
energy
efficienca
of
motoe
in
the
world.
The
development
of
IE5
energy
efficienca
three-phase
asynchronous
motoe is
carried
out.
Foe
the
motoe
design
，
we
consider
to
use
high-quality
ccld
rolled
silicon
steel
sheet
，
try
dUferent
fan
structural
styles
and
windings
with
unequal
turns
，
and
use
cast
coppec
rotoc
in
lowpowec
motors
，
so
as
t
lowec
the
motoc
loss.
F
os
the
process
technology，
measures
to
improve
the
machining
accuracy
and
reducc
burrs
during
statoi
and
rotor
punching
are
applied，
so
that
the
no-load
loss
of
the
motoe
can
be
further
reduced.
Prototype
test
results
show
that
the
indices
including
eSiciency
，
powee
factoe
，
starting
current
，
starting
torque
，
maximum
torque
and
temperature
rise
aH
meet
the
design
requirements.
The
goal
of
IE5
energy
efficienca
i
achieved.
Key
words
:
three-phase
asynchronous
motor
；
energy
efficiency
；
IE5
0
引言
国际电工委员会
（
IEC
）
于
2008
年
10
月发布
了
IEC
60034-30
“
国不同的
中
IE1
为最低效率
、
IE4
为
的最高效率等级
。
IEC
制订了
50
Hz
和
60
Hz
2
套标
，
分
；
同
用于电源频率
50
Hz
和
60
Hz
的国家和
电压
1
000
V
375
kW
，
极数为
2
、
4
、
6
极
，
S1
、
三相笼型
，
IEC
60034-30
电动机的能
—
电动机
一了效率的测试方法
。
该标
用
为
：
效分级
”
标准
，
统一了全球的电机效率标准
。
根
，
功率
0.75
-
工作制或
S3
断
）
。
能效标准分为
IE1
、
IE2
、
IE3
、
IE4
等
4
个等级
，
其
2020-09-30
2020-10-28
续工作制
（
负载持续率为
80
%
收稿日期
：
；
收到修改稿日期
：
作者简介
：
黄坚
（
—
）
,
男
，
教授级高级工程师
，
研究方向为电机设计,
I960
—
73
—
研究与设计
I
EMCA
电札与控制应用
2021
,
48
（
1
）
2014
年
,
IEC
发布了
IEC
60034-30-1
：
2014
国际电机效率最新的发展
，
我们立
标准⑴
，
将效率分为
IE1
、
IE2
、
IE3
、
IE4
、
IE5
5
个
项开展了
IE5
效率等级三相异步电动机样机的研
制工作
。
本文介绍了样机研制
和测试结果
。
样机测试结果表明
，
效率等主要指标
等级
，
IE5
作为最高的效率等级
,
为
一次
的
，
并 。
该标
,
功
到设计
用
为
：
电
1
000
V
要求
，
目标
。
了
IE5
能效等级三相异步电动机研制
率为
0.12
〜
1
000
[W
，
极数为
2
、
4
、
6
、
（
,
用
于
在
的
电动机
。
该标
等同
为国标
GB/T
32891.1
—
2016
《
电机
效
率分级
（
IE
代码
）
第
1
部分
：
电
电的
电
动机
》
+
2
,
。
2016
年
,IEC
发布了
IEC
60034-30-2
：
2016
标
+
3
,
,
了
电的
电机相
的效率等级
，
同
一
式发布了
IE5
效
率标
。
该标
的适用
IEC
60034-30-1
相同
，
等同
为国标
GB/T
32891.2
—
2019
+
4
,
。
中国的最
制性国家标准
GB
18613
—
2020
-
电动机能效
能效等级
》
+
5
,
于
2020
年
5
月发布
，
并
于
2021
年
6
月
1
日起正式实
o
GB
18613
—
2020
已将
IE5
效率列为中国三
相异步电动机最咼的一级能效等级指标
。
新国标
,
自标
之日起
,
IE3
效率将成为中国
最低的三相异步电动机能效
（
三级能效
）
,
于
IE3
能效
的三相异步电动机
（
如
YE2
列电机等
）
不允许再生产销售
，
表明
国中小
型三相异步电动机效率水平再
了一个等
级
。
新国标同
IE4
效率列为二级节能评价
标
。
IEC
60034-3
0
系列文件作为全球统一的电动
机能效标准
，
已被世界
国
相关的国际
组织认可及采用
。
尽管
IEC
认为三相
电动机
到
IE4
效率是目前国际
的难题
，
但
IEC
电动机能效标准的最
，
世界各国
的行业同仁仍在积极努力开展符合
IE4
、
IE5
效率
等级电动机的研究
，
例如
：
德国西门子等公司
2016
年样本中推出了符合
IE4
效率等级的三相
异步电动机产品
+
6
,
;海电机
节能工程技术
研究中心
公司与国内中小型电机行业多家企
业共同开展了
IE4
能效等级的超超高效率电动机
列产品的开发
+
7
,
;
格力电器珠海凯邦电机制造
公司等开发了达到
IE4
、
IE5
能效等级的永磁
辅助同步磁阻电机等
+
8
,
。
—
74
—
1
样机研制情况
1.1
样机设计考虑
IEC
60034-30-1
：
2014
标准⑴
给出了各种类
型的电动机达到各级效率等级的难易程度
,
如
1
示
。
表
1
各种类型的电动机达到各级效率等级的难易程度
电动机
型
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
散嵌
类
绕组
（
防护
…
等级
，
各种定额
）
是
是
是
困难
否
三相笼型感应
成型绕组
;
IP2
%
电动机
（
开
式电动机
）
是
是
困难
否
否
成
启
型绕组
;
E4
5
等级
是
是
是
困难
否
三相绕式
电动机
是
电
电容运转
容
动
困难
是
是
是
否
否
困难
否
否
否
否
相
电动机
起动
/
运转电容器
否
否
相
自
困难
是
困难
困难
否
否
否
否
同步电动机
动
永磁
是
否
是
是
困难
否
否
否
IEC
60034-30-2
：
2016
标准
+
3
,
给出的
IE5
效
率等级标准值如表
2
所示
。
表
1
中
,IEC
60034-30-1
：
2014
标准给出了三
相
电动机达到
IE5
效率的可能性为
“
否
”
的
结论
。
这一评价主要基于
两点
：
（
1
）
目前全
球
内实际的设计及制造水平限制
；（
2
）
国际
通行的
IM
安装方式及相关外形
的
。
但
GB
18613
—
2020
的发布
，
IE5
效率
作为中国三相异步电动机的一级能效指标
，
这是
年业界需努力
的目标
。
为
，
结合
EE5
效率等级标
,
开展
EE5
效率等级三
相异步电动机样机的研制
。
针对达到
IE5
效率的方法
,
主要从设计与工
2
方面考虑
，
并
5
型格
（
不同功
率
、
不同
）
开展样机试
。
电机易抄制应用
2021
,
48
（
1
）
表
2
IE5效率等级标准值⑶
效率
/%
额定功率
/kW
3
000
r/
min
0.12
1
500
1
000
研究与设计
I
EMCA
0.75
kW
、
H100L1-4-2.
2
kW
、
H112-4-4
kW
、
H160M-6-7.5
kW
和
H280S-8-37
kW
等不同机座
750
/Tmnn
67.4
号
、
不同功率和不同极数的
5
个典型
格样机的
试
/
min
/Tmnn
69.8
，
H80M1-2-0
775
kW
、
H100L1-4
71.4
74.3
78.7
79.6
2.2
kW
和
H112-4-4
kW
等
3
个规格样机采用铸
078
0.20
75.2
76.2
74.6
75.7
717
73.0
铜转子结构
，
H160M-6-7.5
kW
和
H280S-8-37
kW
等
2
格样机采用铸铝
结构
。
样机的主要性能指标包括效率
、
功率
、
温
0.25
077
070
78.3
81.7
82.3
81.5
84.3
84.8
78.1
81.6
7572
7874
7879
升
、
动
、
起动电流等
，
效率是样机最重
要的考核指标
。
IE5
样机主要技术性能指标
，
包
82.2
84.2
85.7
0.55
0.75
1.1
1.5
84.6
86.3
87.8
86.7
88.2
8076
8270
8470
括样机的效率
、
功率
和起动性能等
，
如
3
所
示
。
表
3
“
本项目
”
指标为立项
期提
89.5
90.4
91.4
87.2
88.4
89.7
出的指标
,
*5
指标为
IEC
60034-30-2
=
2016
中的
88.9
90.2
8575
8772
电动机能效值
。
样机的功率
、
和动转
、
动电流等性能指标的
主要参考了
-
YE4
系列
（
IE55
）
三相异步电动机技术条件
（
机座号
80-450
）
》
（
JB/T
13299
—
2017
）
⑼
，
并制了相应
2.2
3
4
91.1
92.1
90.6
91.4
8874
8974
9074
91.8
92.6
92.8
93.4
94.0
94.6
5.5
7.5
11
92.2
92.9
93.7
94.3
的试制用
《
IE5
系列
（
IP55
）
三相
电动机技术
93.3
94.0
9173
条件
（
机座号
80
~
355
）
》
文件
。
表
3
IE5
样机主要技术性能指标
效率标准值
/%
9272
9279
15
18.5
22
94.5
94.9
95.1
95.3
95.5
95.9
94.6
94.9
95.3
9373
9376
规格
本项目
IE5
80M1-2-0775
kW86760
功率
动电
动
流倍数矩倍数
875
970
272
最
矩倍数
273
273
273
95.1
86730
91740
92780
92790
94740
0783
0779
0780
0776
30
37
45
55
75
95.5
95.8
96.0
9471
9474
9477
9479
100L1-4-272
kW
91749
273
273
96.1
95.6
95.8
112M-4-4
kW
92772
160M-6-775
kW
92700
975
870
779
96.3
96.5
96.7
96.9
97.0
270
270
271
270
96.2
96.0
96.3
96.5
280S-8-37
kW
94796
0778
96.5
96.6
9573
9575
9577
9579
90
1.2
样机试制情况
IE5
样机研制的
110
132
96.8
96.9
97.0
96.6
96.8
海电机系统节
电机股
电机
有
电机实业
97.1
97.2
97.4
能工程技术研究中心
公司
、
安
160
200
〜
1
000
96.9
97.0
9671
9673
公司
（
简
电机
）
、
电机
有
公司
（
简
97.2
电机
）
、
公司
（
简
电机
）
、
在设计方面
，
主要考虑采用优质的冷轧硅钢
片
，
针对小功率电机考虑采用铸铜
公司
（
简
电机
）、
山西电机制造
公司
、
公司
工艺方案
,
（
简
西电机
）
、
公司和
钢
机电
公司
、
江苏
同时开展不等匝绕组和风扇的对比试
YZTE4
等
2
，
进
通达动力科技
机电
公司和
铜业压铸科技
公司等
，
一步
电机
'
在工艺方面
，
参考
YE4
和
列超超高效率三相异步电动机研
制成功的
经验
，
主要考虑提高加工
，
减
小
、
片
等
,
进一步
电机的空载
[
7
]
o
通
动力 技
公司配合
样机冲片铁心的加工
，
公司协助完成铸铜
铜
业压铸科技
钢
铸
，
北
—
75
—
本次
IE5
效率等级样机安排了
H80M1-2-
公司为样机
优质的冷轧硅钢
研究与设计
I
EMCA
片
，
皖南电机
、
电机
、
大中电机
、
江潮电机和
西电机等
5
家电机制造企业开展样机试制
。
所
安排的
5
格
19
样机的试制分工
如表
4
所示
。
表
4
IE5
样机试制分工情况
样机规格
台数
试制厂家
80M1-2-0.75
kW
（
铸铜转子
）
4
皖南电机
100L1-4-2.2
kW
（
铸铜转子
）
2
佳木斯电机
3
皖南电机
112M-4-4
kW
(
铸铜转子
)
3
大中电机
160M-6-7.5
kW
2
大中电机
2
电机
280S-8-37
kW
3
西电机
1.3
样机性能指标和材料用量
在样机试制
的共同努力下
,
5
格
19
样机全部试制完成并完成了性能测试
。
能
测试
，
所试制完成的
19
样机基本达到了
设计及标准要求
。
下面
成的
5
格
19
样机的主要性能指标试制
进
。
1.
3.
1
样机主要性能指标达标情况
试制的
5
格
19
样机的效率
、
功率
和起动性能等主要技术性能指标实测
立
项技术任务书的要求进行对比
，
除
H100L1-4-
2.2
kW
格有
1
台样机的效率指标不合格外
，
其
18
样机的性能实际测试
全
到技术
试制用技术条件的标准要求
。
效率指标
不合格的
1
台样机
，
其效率
到技术
书
要求
，
但仍达到
IE5
效率等级指标的标准要求
。
样机主要性能指标
如下
。
(
1
)
效率指标
。
成的
5
格
19
样机的效率实测值
到
IE5
效率等级指标的标准要求
，有
18
样
机的效率实测
到本项目的标准要求
，
效
率高于等于本项目标
的样机
12
，
容小
于
50
%
的
5
台
，
吃容
于
50
%
的
1
台
，
效率不合
格的
1
台
。
效率指标合格率为
94.74
%
。
效率指
标达标
如表
5
所示
。
效率不合格的
1
台样机为
H100L1-4-2.2
kW
样机
。
格样机由
2
家企业共试制了
5
台样
机
，
试
如表
6
所示
。
格样机的效率
，
本
项目目标为
91.49
%
，
最小值
90.21
%
，
IE5
指标为
—
76
—
电札与控制应用
2021
,
48
(
1
)
表
5
IE5样机效率指标达标情况
效率标
类
台数
/%
#
本项目规定的指标
12
63.16
＜
容差的
50
%
5
26.32
#
容差的
50
%
1
5.26
不
合格
1
5.26
表
6
H100L1-4-2.2
kW
样机效率实测值对比
样机
效率/
号
%
功率
定子
转子铁耗
/
机
杂散
因数
铜耗
/W
铝耗
/W
W
8W
8W
1
90.880
0.787
2
91.50
29.944.6
24.8
29.8
2
90.190
0.794
5
90.90
31.0
64.0
27.1
26.3
3
90.3490.813
80.30
30.6
56.9
16.450.8
4
91.388
0.811
79.23
30.2
54.7
20.5
22.7
5
91.792
0.813
77.91
28.4
49.1
15.4
25.9
91.4
%
，
最小值
90.11
%
。
2
号样机的
测
试
，
造成效率不合格
，
但
样机的效率仍
到了
IE5
效率标准要求
(
考虑容
的最小值
为
90.11
%
)
。
由表
6
还可知
，
对于
H100L1-4-2.2
kW
规格,
1
样机的效率吃容
于
50
%
(
2
容
差小于
50
%
，
表明
格样机达到项目效率指标
的难
高
。
(
2
)
标
。
5
格
19
样机的功率
标全
：
到标准和设计要求
，
功率
测值高于等
于标
的
17
，
容小于
50
%
的
2
台
。
5
格
19
样机起动电
测值全
：
到标
和设计要
，
，
容
小于
50
%
的
15
，
容
于
50
%
的
4
。
5
格
19
样机的
动
和最
标全
到标
要
。
5
格
19
样机的
全
合格
。
1.3.2
样机材料用量对比
IE5
效率样机的设计主要
了
YE4
和
YZTE4
系列超超高效率三相异步电动机的三圆
型
。
5
格
IE5
样机与
YE3
、
YE4/YZTE
4
系列相
格电动机的
平均用
量对比如表
7
所示
。
7
可
，
IE5
样机的铁
心
平均用
YE3
系列电动机
了
22.78
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系列电动机增加了
18.08
%
；
用铜平均用
列
YE3
电动机增
电机易抄制应用
2021
,
48
(
1
)
研究与设计
I
EMCA
加了
37.84
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系列电动机增加
司
、
云南铜业压铸科技有限公司和北京首钢股份
有限公司等单位和人员表示衷心感谢
！
了
9.71
%
；
用铝或铜平均用
机
YE3
系列电
动机增加了
16.52
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系
列
电动
了
4.34%
和
13.83
%
。
表
7
IE5
样机与
YE3
、
YE4/YZTE4
系列电动机材料
平均用量对比
平
用
kg-kW
1
【
参考文献
】
+
1
]
International
Electrotechnical
Commission
(
IEC
).
Rotating
electrica@
machines
一
Pari
30-1.
EEiciency
classes
of
line
operated
AC
motors
(
IE-code
)
:
IEC
60034-30-1
：
2014
+
S]
.
2014.
电动机类别
心
YE3
YE4/YZTE4
IE5
用铜
1.369
1.720
1.887
用
铝
0.351
用铜
+
2
]
中国电器工业协会•旋转电机效率分级
(IE
代码
)
1
部分
：
电
10.401
10.815
12.770
—
1.591
1.811
电的
电动机
：
0.392
GB/T
32891.1
—
2016
+
S
]
.
2016.
0.409
+
3
]
Internationai
Electrotechnicci
Commission
(
IEC
).
Rotating
elect/cci
machines
一
Pari
30-2.
EEiciency
2
结语
为了达到
IE5
这一非常高的效率指标
，
样机
设计
率的
classes
of
variable
speed
AC
motors
(
IE-code)
:
IEC
TS
60034-30-2
：
2016
[
S
]
.
2016.
+
4
]
中国电器工业协会.旋转电机效率分级
(
IE
代码
)
相对偏高
，
给样机的试制带
第
2
部分:变速交流电动机
：
GB/T
32891.2
—
2019
+
S
]
.
2019.
+
5
]
国家标准化管理委员会.电动机能效限定值及能
效等级
：
GB
18613
—
2020
[
S
]
.2020.
来了一定的困难
。
比如
H80M1-2-0.75
kW
和
H100L1-4-2.2
kW
等规格样机在试制过程中出现
了
试制
困难等
的企业
。通
通
，
样机
成了
了
困难
，
+
6
]
Siemens.
Siemens
公司样本
：
D81.
1
_
2016
_
SIMOTICS_GP_SD_XP_DP_EN
[
Z
]
.
2016.
样机的试制
。
在样机试制过程中开展了不同风扇
结构型式及不等匝绕组型式的对比试
，
取
+
7
]
黄坚
，姚丙雷,顾德军
，
等
•
【
E4
超超高效率电动机
列产品的开发
[
J
]
.
电机与控制应用
，
2018
,
45
了预期效果，
为
一
开展工作积累了
业同仁参考
一定的经
，
可
。
(
2
)
：
56.
+
8
]
珠海凯邦电机制造有限公司•珠海凯邦电机制造
有限公司样本:永磁辅助同步磁阻电机+
Z
]
.
2020.
致谢
对参与样机试制任务的皖南电机
、
佳
木斯电机
、
大中电机
、
江潮电机
、
山西电机
、
湖北宝
+
9
]
国机械工业联合会
•
YE4
系列
(
IP55
)
三相异步
电动机技术条件(机座号
80
〜
450
)
:
JB/T
13299
—
2017
+
S
]
.2017.
达机电有限公司
、
江苏通达动力科技股份有限公
(
上接第
72
页)
+
5
]
WANG
J
，
KANG
J
，
TANG
L.
Theoreticci
and
experimentai
studies
foe
wind
turbine's
shrink
disk
Technoeogy
，
2020
，
236
(
2
)
：
321.
+
7
]
唐亮
，
王建梅,陶德峰
，
等.装配间隙对风电锁紧盘
能的
34
(
2
)
:
125.
+
J
]
.
Proceedings
of
the
Institution
of
Mechanicai
Engineers
，
Part
C
:
Journai
of
Mechanicci
Engineering
[
J
]
.
技大学学报
，
2013
,
Sciencc
，
2014
,
229
(
2
)
:
325.
+
8
]
唐亮.风电锁紧盘的算法优化与分析研究
[
D
]
.太
+
6
]
WANG
J
，
NING
K
，
L
【
P
，
ei
al.
A
mulu-objecuva
dynamic
design
method
for
inte/erenco
fO
of
conicai
suiace
+
J
]
.
Journai
of
Mechanicai
Sciencc
and
:
技
学
，
2014.
+
9
]
王建梅
，
唐亮.锁紧盘设计理论与方法+
M
]
.北京:
冶金工业出版社
,
2014
：
37-41.
—
77
—
2024年8月31日发(作者：况礼骞)
电机易抄制应用
2021
,
48
（
1
）
研究与设计
I
EMCA
IE5
能效等级三相异步电动机的研制
黄
坚
"
（
1.
国家中小型电机及系统工程技术研究中心
，
上海
200063
；
2
.云南铜业压铸科技有限公司
，
云南
昆明
650000
）
摘
要
：
IE5
为国际电工委员会
（
IEC
）
于
2016
年发布的目前全球最高的电动机能效等级
。
针对
IE5
能效
，
顾卫东
"
，
杨
旭
#
,
冯俊锋
#
等级目标开展了三相异步电动机研制
。
在设计方面
，
主要考虑采用优质的冷轧硅钢片
，
尝试不同风扇结构型
式和不等匝绕组型式
，
并针对小功率电机考虑采用铸铜
工艺方案
，
了电机
。在工艺方面,主要考
虑提高加工
，
减小
、
片毛刺等,进一步
、
等标
电机的空载
。
样机测试结果表明
，
效率
、
功率因
、
起动电流
、
起动
、
最
到设计要求
，
了
IE5
能效等级三相异步电动机研制
目标
。
关键词
：
三相异步电动机
；
能效等级
；
IE5
中图分类号
：
TM
343
1
2
文献标志码
：
3
文章编号
：
1673-6540
（
2021
）
01-0073-05
doi
：
10.
12177/emca.
2020.
169
Development
of
IE5
Energy
Ticiency
Three-Phase
Asynchronous
Motor
HUANG
Jian
1
，
GU
Weidong
1
，
YANG
Xu
2
，
FENG
Junfeng
2
(
1.
National
Engineering
Research
Center
for
Smal
l
&
Medium
Electria
Machine
and
Systems
，
Shanghai
200063
，
China
;
2.
Yunnan
Coppec
Die-Casting
Technolory
Co.
，
Ltd.
，
Kunming
650000
，
China
)
Abstract
:
IE5
，
published
by
International
Electrotechnical
Commission
(
IEC)
in
2016
，
ia
currentle
the
highest
energy
efficienca
of
motoe
in
the
world.
The
development
of
IE5
energy
efficienca
three-phase
asynchronous
motoe is
carried
out.
Foe
the
motoe
design
，
we
consider
to
use
high-quality
ccld
rolled
silicon
steel
sheet
，
try
dUferent
fan
structural
styles
and
windings
with
unequal
turns
，
and
use
cast
coppec
rotoc
in
lowpowec
motors
，
so
as
t
lowec
the
motoc
loss.
F
os
the
process
technology，
measures
to
improve
the
machining
accuracy
and
reducc
burrs
during
statoi
and
rotor
punching
are
applied，
so
that
the
no-load
loss
of
the
motoe
can
be
further
reduced.
Prototype
test
results
show
that
the
indices
including
eSiciency
，
powee
factoe
，
starting
current
，
starting
torque
，
maximum
torque
and
temperature
rise
aH
meet
the
design
requirements.
The
goal
of
IE5
energy
efficienca
i
achieved.
Key
words
:
three-phase
asynchronous
motor
；
energy
efficiency
；
IE5
0
引言
国际电工委员会
（
IEC
）
于
2008
年
10
月发布
了
IEC
60034-30
“
国不同的
中
IE1
为最低效率
、
IE4
为
的最高效率等级
。
IEC
制订了
50
Hz
和
60
Hz
2
套标
，
分
；
同
用于电源频率
50
Hz
和
60
Hz
的国家和
电压
1
000
V
375
kW
，
极数为
2
、
4
、
6
极
，
S1
、
三相笼型
，
IEC
60034-30
电动机的能
—
电动机
一了效率的测试方法
。
该标
用
为
：
效分级
”
标准
，
统一了全球的电机效率标准
。
根
，
功率
0.75
-
工作制或
S3
断
）
。
能效标准分为
IE1
、
IE2
、
IE3
、
IE4
等
4
个等级
，
其
2020-09-30
2020-10-28
续工作制
（
负载持续率为
80
%
收稿日期
：
；
收到修改稿日期
：
作者简介
：
黄坚
（
—
）
,
男
，
教授级高级工程师
，
研究方向为电机设计,
I960
—
73
—
研究与设计
I
EMCA
电札与控制应用
2021
,
48
（
1
）
2014
年
,
IEC
发布了
IEC
60034-30-1
：
2014
国际电机效率最新的发展
，
我们立
标准⑴
，
将效率分为
IE1
、
IE2
、
IE3
、
IE4
、
IE5
5
个
项开展了
IE5
效率等级三相异步电动机样机的研
制工作
。
本文介绍了样机研制
和测试结果
。
样机测试结果表明
，
效率等主要指标
等级
，
IE5
作为最高的效率等级
,
为
一次
的
，
并 。
该标
,
功
到设计
用
为
：
电
1
000
V
要求
，
目标
。
了
IE5
能效等级三相异步电动机研制
率为
0.12
〜
1
000
[W
，
极数为
2
、
4
、
6
、
（
,
用
于
在
的
电动机
。
该标
等同
为国标
GB/T
32891.1
—
2016
《
电机
效
率分级
（
IE
代码
）
第
1
部分
：
电
电的
电
动机
》
+
2
,
。
2016
年
,IEC
发布了
IEC
60034-30-2
：
2016
标
+
3
,
,
了
电的
电机相
的效率等级
，
同
一
式发布了
IE5
效
率标
。
该标
的适用
IEC
60034-30-1
相同
，
等同
为国标
GB/T
32891.2
—
2019
+
4
,
。
中国的最
制性国家标准
GB
18613
—
2020
-
电动机能效
能效等级
》
+
5
,
于
2020
年
5
月发布
，
并
于
2021
年
6
月
1
日起正式实
o
GB
18613
—
2020
已将
IE5
效率列为中国三
相异步电动机最咼的一级能效等级指标
。
新国标
,
自标
之日起
,
IE3
效率将成为中国
最低的三相异步电动机能效
（
三级能效
）
,
于
IE3
能效
的三相异步电动机
（
如
YE2
列电机等
）
不允许再生产销售
，
表明
国中小
型三相异步电动机效率水平再
了一个等
级
。
新国标同
IE4
效率列为二级节能评价
标
。
IEC
60034-3
0
系列文件作为全球统一的电动
机能效标准
，
已被世界
国
相关的国际
组织认可及采用
。
尽管
IEC
认为三相
电动机
到
IE4
效率是目前国际
的难题
，
但
IEC
电动机能效标准的最
，
世界各国
的行业同仁仍在积极努力开展符合
IE4
、
IE5
效率
等级电动机的研究
，
例如
：
德国西门子等公司
2016
年样本中推出了符合
IE4
效率等级的三相
异步电动机产品
+
6
,
;海电机
节能工程技术
研究中心
公司与国内中小型电机行业多家企
业共同开展了
IE4
能效等级的超超高效率电动机
列产品的开发
+
7
,
;
格力电器珠海凯邦电机制造
公司等开发了达到
IE4
、
IE5
能效等级的永磁
辅助同步磁阻电机等
+
8
,
。
—
74
—
1
样机研制情况
1.1
样机设计考虑
IEC
60034-30-1
：
2014
标准⑴
给出了各种类
型的电动机达到各级效率等级的难易程度
,
如
1
示
。
表
1
各种类型的电动机达到各级效率等级的难易程度
电动机
型
IE1
IE2
IE3
IE4
IE5
散嵌
类
绕组
（
防护
…
等级
，
各种定额
）
是
是
是
困难
否
三相笼型感应
成型绕组
;
IP2
%
电动机
（
开
式电动机
）
是
是
困难
否
否
成
启
型绕组
;
E4
5
等级
是
是
是
困难
否
三相绕式
电动机
是
电
电容运转
容
动
困难
是
是
是
否
否
困难
否
否
否
否
相
电动机
起动
/
运转电容器
否
否
相
自
困难
是
困难
困难
否
否
否
否
同步电动机
动
永磁
是
否
是
是
困难
否
否
否
IEC
60034-30-2
：
2016
标准
+
3
,
给出的
IE5
效
率等级标准值如表
2
所示
。
表
1
中
,IEC
60034-30-1
：
2014
标准给出了三
相
电动机达到
IE5
效率的可能性为
“
否
”
的
结论
。
这一评价主要基于
两点
：
（
1
）
目前全
球
内实际的设计及制造水平限制
；（
2
）
国际
通行的
IM
安装方式及相关外形
的
。
但
GB
18613
—
2020
的发布
，
IE5
效率
作为中国三相异步电动机的一级能效指标
，
这是
年业界需努力
的目标
。
为
，
结合
EE5
效率等级标
,
开展
EE5
效率等级三
相异步电动机样机的研制
。
针对达到
IE5
效率的方法
,
主要从设计与工
2
方面考虑
，
并
5
型格
（
不同功
率
、
不同
）
开展样机试
。
电机易抄制应用
2021
,
48
（
1
）
表
2
IE5效率等级标准值⑶
效率
/%
额定功率
/kW
3
000
r/
min
0.12
1
500
1
000
研究与设计
I
EMCA
0.75
kW
、
H100L1-4-2.
2
kW
、
H112-4-4
kW
、
H160M-6-7.5
kW
和
H280S-8-37
kW
等不同机座
750
/Tmnn
67.4
号
、
不同功率和不同极数的
5
个典型
格样机的
试
/
min
/Tmnn
69.8
，
H80M1-2-0
775
kW
、
H100L1-4
71.4
74.3
78.7
79.6
2.2
kW
和
H112-4-4
kW
等
3
个规格样机采用铸
078
0.20
75.2
76.2
74.6
75.7
717
73.0
铜转子结构
，
H160M-6-7.5
kW
和
H280S-8-37
kW
等
2
格样机采用铸铝
结构
。
样机的主要性能指标包括效率
、
功率
、
温
0.25
077
070
78.3
81.7
82.3
81.5
84.3
84.8
78.1
81.6
7572
7874
7879
升
、
动
、
起动电流等
，
效率是样机最重
要的考核指标
。
IE5
样机主要技术性能指标
，
包
82.2
84.2
85.7
0.55
0.75
1.1
1.5
84.6
86.3
87.8
86.7
88.2
8076
8270
8470
括样机的效率
、
功率
和起动性能等
，
如
3
所
示
。
表
3
“
本项目
”
指标为立项
期提
89.5
90.4
91.4
87.2
88.4
89.7
出的指标
,
*5
指标为
IEC
60034-30-2
=
2016
中的
88.9
90.2
8575
8772
电动机能效值
。
样机的功率
、
和动转
、
动电流等性能指标的
主要参考了
-
YE4
系列
（
IE55
）
三相异步电动机技术条件
（
机座号
80-450
）
》
（
JB/T
13299
—
2017
）
⑼
，
并制了相应
2.2
3
4
91.1
92.1
90.6
91.4
8874
8974
9074
91.8
92.6
92.8
93.4
94.0
94.6
5.5
7.5
11
92.2
92.9
93.7
94.3
的试制用
《
IE5
系列
（
IP55
）
三相
电动机技术
93.3
94.0
9173
条件
（
机座号
80
~
355
）
》
文件
。
表
3
IE5
样机主要技术性能指标
效率标准值
/%
9272
9279
15
18.5
22
94.5
94.9
95.1
95.3
95.5
95.9
94.6
94.9
95.3
9373
9376
规格
本项目
IE5
80M1-2-0775
kW86760
功率
动电
动
流倍数矩倍数
875
970
272
最
矩倍数
273
273
273
95.1
86730
91740
92780
92790
94740
0783
0779
0780
0776
30
37
45
55
75
95.5
95.8
96.0
9471
9474
9477
9479
100L1-4-272
kW
91749
273
273
96.1
95.6
95.8
112M-4-4
kW
92772
160M-6-775
kW
92700
975
870
779
96.3
96.5
96.7
96.9
97.0
270
270
271
270
96.2
96.0
96.3
96.5
280S-8-37
kW
94796
0778
96.5
96.6
9573
9575
9577
9579
90
1.2
样机试制情况
IE5
样机研制的
110
132
96.8
96.9
97.0
96.6
96.8
海电机系统节
电机股
电机
有
电机实业
97.1
97.2
97.4
能工程技术研究中心
公司
、
安
160
200
〜
1
000
96.9
97.0
9671
9673
公司
（
简
电机
）
、
电机
有
公司
（
简
97.2
电机
）
、
公司
（
简
电机
）
、
在设计方面
，
主要考虑采用优质的冷轧硅钢
片
，
针对小功率电机考虑采用铸铜
公司
（
简
电机
）、
山西电机制造
公司
、
公司
工艺方案
,
（
简
西电机
）
、
公司和
钢
机电
公司
、
江苏
同时开展不等匝绕组和风扇的对比试
YZTE4
等
2
，
进
通达动力科技
机电
公司和
铜业压铸科技
公司等
，
一步
电机
'
在工艺方面
，
参考
YE4
和
列超超高效率三相异步电动机研
制成功的
经验
，
主要考虑提高加工
，
减
小
、
片
等
,
进一步
电机的空载
[
7
]
o
通
动力 技
公司配合
样机冲片铁心的加工
，
公司协助完成铸铜
铜
业压铸科技
钢
铸
，
北
—
75
—
本次
IE5
效率等级样机安排了
H80M1-2-
公司为样机
优质的冷轧硅钢
研究与设计
I
EMCA
片
，
皖南电机
、
电机
、
大中电机
、
江潮电机和
西电机等
5
家电机制造企业开展样机试制
。
所
安排的
5
格
19
样机的试制分工
如表
4
所示
。
表
4
IE5
样机试制分工情况
样机规格
台数
试制厂家
80M1-2-0.75
kW
（
铸铜转子
）
4
皖南电机
100L1-4-2.2
kW
（
铸铜转子
）
2
佳木斯电机
3
皖南电机
112M-4-4
kW
(
铸铜转子
)
3
大中电机
160M-6-7.5
kW
2
大中电机
2
电机
280S-8-37
kW
3
西电机
1.3
样机性能指标和材料用量
在样机试制
的共同努力下
,
5
格
19
样机全部试制完成并完成了性能测试
。
能
测试
，
所试制完成的
19
样机基本达到了
设计及标准要求
。
下面
成的
5
格
19
样机的主要性能指标试制
进
。
1.
3.
1
样机主要性能指标达标情况
试制的
5
格
19
样机的效率
、
功率
和起动性能等主要技术性能指标实测
立
项技术任务书的要求进行对比
，
除
H100L1-4-
2.2
kW
格有
1
台样机的效率指标不合格外
，
其
18
样机的性能实际测试
全
到技术
试制用技术条件的标准要求
。
效率指标
不合格的
1
台样机
，
其效率
到技术
书
要求
，
但仍达到
IE5
效率等级指标的标准要求
。
样机主要性能指标
如下
。
(
1
)
效率指标
。
成的
5
格
19
样机的效率实测值
到
IE5
效率等级指标的标准要求
，有
18
样
机的效率实测
到本项目的标准要求
，
效
率高于等于本项目标
的样机
12
，
容小
于
50
%
的
5
台
，
吃容
于
50
%
的
1
台
，
效率不合
格的
1
台
。
效率指标合格率为
94.74
%
。
效率指
标达标
如表
5
所示
。
效率不合格的
1
台样机为
H100L1-4-2.2
kW
样机
。
格样机由
2
家企业共试制了
5
台样
机
，
试
如表
6
所示
。
格样机的效率
，
本
项目目标为
91.49
%
，
最小值
90.21
%
，
IE5
指标为
—
76
—
电札与控制应用
2021
,
48
(
1
)
表
5
IE5样机效率指标达标情况
效率标
类
台数
/%
#
本项目规定的指标
12
63.16
＜
容差的
50
%
5
26.32
#
容差的
50
%
1
5.26
不
合格
1
5.26
表
6
H100L1-4-2.2
kW
样机效率实测值对比
样机
效率/
号
%
功率
定子
转子铁耗
/
机
杂散
因数
铜耗
/W
铝耗
/W
W
8W
8W
1
90.880
0.787
2
91.50
29.944.6
24.8
29.8
2
90.190
0.794
5
90.90
31.0
64.0
27.1
26.3
3
90.3490.813
80.30
30.6
56.9
16.450.8
4
91.388
0.811
79.23
30.2
54.7
20.5
22.7
5
91.792
0.813
77.91
28.4
49.1
15.4
25.9
91.4
%
，
最小值
90.11
%
。
2
号样机的
测
试
，
造成效率不合格
，
但
样机的效率仍
到了
IE5
效率标准要求
(
考虑容
的最小值
为
90.11
%
)
。
由表
6
还可知
，
对于
H100L1-4-2.2
kW
规格,
1
样机的效率吃容
于
50
%
(
2
容
差小于
50
%
，
表明
格样机达到项目效率指标
的难
高
。
(
2
)
标
。
5
格
19
样机的功率
标全
：
到标准和设计要求
，
功率
测值高于等
于标
的
17
，
容小于
50
%
的
2
台
。
5
格
19
样机起动电
测值全
：
到标
和设计要
，
，
容
小于
50
%
的
15
，
容
于
50
%
的
4
。
5
格
19
样机的
动
和最
标全
到标
要
。
5
格
19
样机的
全
合格
。
1.3.2
样机材料用量对比
IE5
效率样机的设计主要
了
YE4
和
YZTE4
系列超超高效率三相异步电动机的三圆
型
。
5
格
IE5
样机与
YE3
、
YE4/YZTE
4
系列相
格电动机的
平均用
量对比如表
7
所示
。
7
可
，
IE5
样机的铁
心
平均用
YE3
系列电动机
了
22.78
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系列电动机增加了
18.08
%
；
用铜平均用
列
YE3
电动机增
电机易抄制应用
2021
,
48
(
1
)
研究与设计
I
EMCA
加了
37.84
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系列电动机增加
司
、
云南铜业压铸科技有限公司和北京首钢股份
有限公司等单位和人员表示衷心感谢
！
了
9.71
%
；
用铝或铜平均用
机
YE3
系列电
动机增加了
16.52
%
，
比
YE4
和
YZTE4
系
列
电动
了
4.34%
和
13.83
%
。
表
7
IE5
样机与
YE3
、
YE4/YZTE4
系列电动机材料
平均用量对比
平
用
kg-kW
1
【
参考文献
】
+
1
]
International
Electrotechnical
Commission
(
IEC
).
Rotating
electrica@
machines
一
Pari
30-1.
EEiciency
classes
of
line
operated
AC
motors
(
IE-code
)
:
IEC
60034-30-1
：
2014
+
S]
.
2014.
电动机类别
心
YE3
YE4/YZTE4
IE5
用铜
1.369
1.720
1.887
用
铝
0.351
用铜
+
2
]
中国电器工业协会•旋转电机效率分级
(IE
代码
)
1
部分
：
电
10.401
10.815
12.770
—
1.591
1.811
电的
电动机
：
0.392
GB/T
32891.1
—
2016
+
S
]
.
2016.
0.409
+
3
]
Internationai
Electrotechnicci
Commission
(
IEC
).
Rotating
elect/cci
machines
一
Pari
30-2.
EEiciency
2
结语
为了达到
IE5
这一非常高的效率指标
，
样机
设计
率的
classes
of
variable
speed
AC
motors
(
IE-code)
:
IEC
TS
60034-30-2
：
2016
[
S
]
.
2016.
+
4
]
中国电器工业协会.旋转电机效率分级
(
IE
代码
)
相对偏高
，
给样机的试制带
第
2
部分:变速交流电动机
：
GB/T
32891.2
—
2019
+
S
]
.
2019.
+
5
]
国家标准化管理委员会.电动机能效限定值及能
效等级
：
GB
18613
—
2020
[
S
]
.2020.
来了一定的困难
。
比如
H80M1-2-0.75
kW
和
H100L1-4-2.2
kW
等规格样机在试制过程中出现
了
试制
困难等
的企业
。通
通
，
样机
成了
了
困难
，
+
6
]
Siemens.
Siemens
公司样本
：
D81.
1
_
2016
_
SIMOTICS_GP_SD_XP_DP_EN
[
Z
]
.
2016.
样机的试制
。
在样机试制过程中开展了不同风扇
结构型式及不等匝绕组型式的对比试
，
取
+
7
]
黄坚
，姚丙雷,顾德军
，
等
•
【
E4
超超高效率电动机
列产品的开发
[
J
]
.
电机与控制应用
，
2018
,
45
了预期效果，
为
一
开展工作积累了
业同仁参考
一定的经
，
可
。
(
2
)
：
56.
+
8
]
珠海凯邦电机制造有限公司•珠海凯邦电机制造
有限公司样本:永磁辅助同步磁阻电机+
Z
]
.
2020.
致谢
对参与样机试制任务的皖南电机
、
佳
木斯电机
、
大中电机
、
江潮电机
、
山西电机
、
湖北宝
+
9
]
国机械工业联合会
•
YE4
系列
(
IP55
)
三相异步
电动机技术条件(机座号
80
〜
450
)
:
JB/T
13299
—
2017
+
S
]
.2017.
达机电有限公司
、
江苏通达动力科技股份有限公
(
上接第
72
页)
+
5
]
WANG
J
，
KANG
J
，
TANG
L.
Theoreticci
and
experimentai
studies
foe
wind
turbine's
shrink
disk
Technoeogy
，
2020
，
236
(
2
)
：
321.
+
7
]
唐亮
，
王建梅,陶德峰
，
等.装配间隙对风电锁紧盘
能的
34
(
2
)
:
125.
+
J
]
.
Proceedings
of
the
Institution
of
Mechanicai
Engineers
，
Part
C
:
Journai
of
Mechanicci
Engineering
[
J
]
.
技大学学报
，
2013
,
Sciencc
，
2014
,
229
(
2
)
:
325.
+
8
]
唐亮.风电锁紧盘的算法优化与分析研究
[
D
]
.太
+
6
]
WANG
J
，
NING
K
，
L
【
P
，
ei
al.
A
mulu-objecuva
dynamic
design
method
for
inte/erenco
fO
of
conicai
suiace
+
J
]
.
Journai
of
Mechanicai
Sciencc
and
:
技
学
，
2014.
+
9
]
王建梅
，
唐亮.锁紧盘设计理论与方法+
M
]
.北京:
冶金工业出版社
,
2014
：
37-41.
—
77
—