Y, Y2 \ Y3 серии Углерянные электродвигатели

电机的发展

1996年 定型 Y2系列电机

2003年 定型 Y3系列电机

2002年，为了取代Y2电机，设计以冷轧硅钢带替热轧硅钢的Y3系列电动机。该系列电机采用冷轧硅钢，全系列基本满足GB18163能效限值标准。

2005年 高效电机---YX3系列电机

从能源形势、节能减排及世界电机行业发展出发，中小型电机行业开始研制满足GB18163中节能评价值即中国2级标准的高效电机。从导磁材料选择、冲片研究、通风改善等方面改进。效率平均提高2.76%。长期连续负荷可以节约大量电费。

2010年 超高效电机---YE3电机

针对美国2011年将在全球率先强制推行超高效率标准电机，国内上海电机研究所牵头，研制超高效电机系列产品开发。该电机损耗值比高效电机降低20%。对于年运行时间超过8000小时的电机，负荷率超过60%，电费以0.7元/度计算，1.5年左右可收回标准电机额外增加的成本。

电机的能耗标准

依据国家2012年新颁布的电动机能效标准：

1. 电机的能耗组成

2.YE3电机效率的提高

（1）降低了定子损耗

更高质量等级的钢线

紧凑的端部设计

良好的槽满率

优异的浸漆工艺

适当增加铁芯长度（降低电流密度）

（2）降低了风摩损耗

不降低冷却效果的前提下，使用更小尺寸的风扇

更高品质的轴承

更高等级的定转子同心度，降低振动、摩擦

（3）降低了杂散损耗

优化的电磁设计

更高要求的制造工艺措施

（4）降低转子铝耗

优异的转子压铸工艺

改进转子绝缘

高压冲模铸铝转子

高的转子动平衡要求

（5）降低了铁耗

选用高效的冲片，确保材质的低损耗、高磁感特性。

先进合理册槽形设计

更薄的硅钢片

Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。它是我国九十年代最新产品，其整体水平已达到国外同类产品九十年代初的水平。该产品应用于国民经济各个领域，如机床、水泵、风机、压缩机，也可适用于运输、搅拌、印刷、农机、食品等各类不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场合。

Y2系列三相异步电动机概述
Y2系列电机的安装尺寸和功率等级符合IEC标准，与德国DIN42673标准一致，也与Y系列电机一样，其外壳防护等级为IP54，冷却方法为IC41l，连续工作制（S1）。采用F级绝缘，温升按B级考核(除315L2-2、4，355全部规格按F级考核外)，并要求考核负载噪声指标。
Y2系列电动机额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kwt以下为Y接法，其他功率均为△接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。
Y2系列三相异步电动机型号含义
Y2系列电动机有两种设计，一种是适用于一般机械配套和出口需要，在轻载时有较高效率，在实际运行中有较佳节能效果，且具有较高堵转转矩，此设计称为Y2-Y系列。中心高63～355mm，功率从0.12~315kW。电动机符合JB/T8680.1-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号63～355）技术条件。
型号含义：如Y2-200L1-2Y：“Y2”表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，“1”表示铁心长度序号，“2”表示极数，“Y”表示第一种设计（可省略）。
第2种设计是满载时有较高效率，更适用于长期运行和负载率较高的使用场合，如水泵、风机配套，此设计称为Y2-E系列，中心高80～280mm，功率从0.55～90kW。电动机符合JB/T8680.2-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号80～280）技术条件。
型号含义：如Y2-200L2-6E：“Y2”表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，“2”表示铁心长度序号，“6”表示极数，“E”表示第二种设计。
Y2系列三相异步电动机结构简介
1.Y2系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形，散热片呈垂直，水平平行分布，全部采用铸铁结构。另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。
2.本系列电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁结构，另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修，H180及以上增设了不停机的注油装置。
3.接线盒防护等级为IP55。为了减轻电机重量，H63～280接线盒用铝合金压铸(也可用铸铁件)，H315～355使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置，H160及以上机座考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为加密封盖，另一种为锁紧密封。接线盒一般位于机座顶部，并可以四面出线，另外H80～355铸铁机座的接线盒还可以位于机座侧面。
电机外壳铸铁件为什么用生铁而不用熟铁
我们经常看见的电机主要是采用由铝材质和铁材质的电机壳，然而在铸铁电机壳方面为什么我们用生铁而不用熟铁呢？

什么是生铁？一般指含碳量在2-6.69%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，它还含有硅、锰及少量的硫、磷等化学成分，它可铸不可锻。由于化学成分可以根据需要来变化并且生铁含碳很多，坚硬、耐磨、铸造性好，但质地硬而脆，几乎没有塑性，不能锻压。根据生铁里碳存在形态的不同又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

什么是熟铁？熟铁他的质地很软，塑性好，延展性好，容易变形，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接，用途不广。电机壳又是结构性要求稳定的特质，所以纯铁不适合做为电机壳原材料，他的用途主要是作为电工材料，具有高的磁导率，可用于各种铁芯。还用作高级合金钢的原料。

1、电机壳的性能决定用生铁不用熟铁

由于熟铁很少用作结构材料，这是由于它质地柔软，强度不高。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。

2、价格因素决定用生铁不用熟铁

熟铁是用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢，所以选用生铁，如果要求较高，选用钢材都比用熟铁经济，所以电机外壳用生铁不用熟铁。

以上要素决定了为什么我们电机壳在铸造的时候使用的是生铁而不是熟铁，其实只要我们明白了他的材质特性，需求特性基本就可以做出正确的选择。

高效电机

高效电机从设计、材料和工艺上采取措施，例如采用合理的定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施，降低损耗，效率可提高2%——8%，平均提高4%。2002年，中国电动机总容量约400GW，其中近80%为中小型，年用电量660TW·h。中小型电动机平均效率87%，国际先进水平为92%.中国中小型电动机节电潜力约为12TW·h。
从节约能源、保护环境出发，高效率电动机是现今国际发展趋势，美国、加拿大、欧洲相继颁布了有关法规。欧洲根据电动机的运行时间，制定的CEMEP标准将效率分为eff1（最高）、eff2、eff3（最低）三个等级，从2003-2006年间分步实施。最新出台的IEC 60034-30标准将电机效率分为IE1（对应eff2）、IE2（对应eff1）、IE3、IE4（最高）四个等级。我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。
随着我国加入WTO，我国电机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从国际和国内发展趋势来看，推广中国高效率电动机是非常有必要的，这也是产品发展的要求，使我国电动机产品跟上国际发展潮流，同时也有利于推进行业技术进步和产品出口的需要。据统计，2002年我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，是耗电大户，所以开发中国高效电动机是提高能源利用率的重要措施之一，符合我国发展的需要，是非常必要的。
目前我国工业能耗约占总能耗的70%，其中电机能耗约占工业能耗的60%~70%，加上非工业电机能耗，电机实际能耗约占总能耗的50%以上。而现今高效节能电机应用比例低。根据国家中小电机质量监督检验中心对国内重点企业198台电机的抽样调查，其中达到2级以上的高效节能电机比例只有8%。这对整个社会资源产生了极大的浪费。
有机构做过计算，如果将所有电动机效率提高5%，则全年可节约电量达765亿千瓦时，这个数字接近三峡2008年全年发电量。所以说节能电机行业的发展空间大、需求性强。 　政策方面，国家标准化管理委员会于2012年发布了强制性标准《GB 18613-2012 中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》。
特点

(1)效率高，IE2 比IE1 平均高3%，IE3 比IE1 平均高近5%左右。
(2)需使用更多高质量的材料。IE2 比IE1 电机成本高25%～30%，IE3 比IE1 电机成本高40%～60%左右。
(3)由于运行温度较低，电机寿命更长，可降低维护成本。
(4)典型设计情况下起动电流较大些。
(5)转子惯量较大。
(6)额定负载下转速较高，转差率较小。

电动机提高效率的措施。电机的节能是一项系统工程，涉及电动机的全寿命周期，从电动机的设计、制造到电动机的选型、运行、调节、检修、报废，要从电动机的整个寿命周期考虑其节能措施的效果，国内外在这方面主要考虑从以下几个方面提高电机的效率。
节能电动机的设计是指运用优化设计技术、新材料技术、控制技术、集成技术、试验检测技术等现代设计手段，减小电动机的功率损耗，提高电动机的效率，设计出高效的电动机。
电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量,典型交流电动机损耗一般可分为固定损耗、可变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗是随负荷变化的，包括定子电阻损耗（铜损）、转子电阻损耗和电刷电阻损耗；固定损耗与负荷无关，包括铁芯损耗和机械损耗。铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成，与电压的平方成正比，其中磁滞损耗还与频率成反比；其他杂散损耗是机械损耗和其他损耗，包括轴承的摩擦损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗
降低电动机定子I^2R损耗的主要手段实践中采用较多的方法是：
（1）增加定子槽截面积，在同样定子外径的情况下，增加定子槽截面积会减少磁路面积，增加齿部磁密；
（2）增加定子槽满槽率，这对低压小电动机效果较好，应用最佳绕线和绝缘尺寸、大导线截面积可增加定子的满槽率；
（3）尽量缩短定子绕组端部长度，定子绕组端部损耗占绕组总损耗的1/4～1/2,减少绕组端部长度,可提高电动机效率。实验表明,端部长度减少20%,损耗下降10%。
转子损耗
电动机转子I^2R损耗主要与转子电流和转子电阻有关，相应的节能方法主要有：
（1）减小转子电流，这可从提高电压和电机功率因素两方面考虑；
（2）增加转子槽截面积；
（3）减小转子绕组的电阻，如采用粗的导线和电阻低的材料，这对小电动机较有意义，因为小电动机一般为铸铝转子，若采用铸铜转子，电动机总损失可减少10%～15%，但现今的铸铜转子所需制造温度高且技术尚未普及，其成本高于铸铝转子15%～20%.
铁耗
电动机铁耗可以由以下措施减小：
（1）减小磁密度，增加铁芯的长度以降低磁通密度，但电动机用铁量随之增加；
（2）减少铁芯片的厚度来减少感应电流的损失，如用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片可减小硅钢片的厚度，但薄铁芯片会增加铁芯片数目和电机制造陈本；
（3）采用导磁性能良好的冷轧硅钢片降低磁滞损耗；
（4）采用高性能铁芯片绝缘涂层；
（5）热处理及制造技术，铁芯片加工后的剩余应力会严重影响电动机的损耗，硅钢片加工时，裁剪方向、冲剪应力对铁芯损耗的影响较大。顺着硅钢片的碾轧方向裁剪、并对硅钢冲片进行热处理，可降低10%～20%的损耗 等方法来实现。
杂散损耗
如今对电动机杂散损耗的认识仍然处于研究阶段，现今一些降低杂散损失的主要方法有：
（1）采用热处理及精加工降低转子表面短路；
（2）转子槽内表面绝缘处理；
（3）通过改进定子绕组设计减少谐波；
（4）改进转子槽配合设计和配合减少谐波，增加定、转子齿槽、把转子槽形设计成斜槽、采用串接的正弦绕组、散布绕组和短距绕组可大大降低高次谐波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代传统的绝缘槽楔、用磁性槽泥填平电动机定子铁芯槽口，是减少附加杂散损耗的有效方法。
风摩耗
到人们应有的重视，它占电机总损失的25%左右。摩擦损失主要有轴承和密封引起，可由以下措施减小：
（1）尽量减小轴的尺寸，但需满足输出扭矩和转子动力学的要求；
（2）使用高效轴承；
（3）使用高效润滑系统及润滑剂；
（5）采用先进的密封技术，如有无弹簧的新密封使用情况的报道，称通过有效减少与轴的接触压力，可使以6000 rpm转动的45mm直径的轴降低损耗近50 W；流动损失是由冷却风扇和转子通风槽引起的，用于产生空气流动来冷却电动机。流动损失一般占电动机总损失的20%左右。整个电动机的流体力学及传热学分析较复杂，其复杂程度甚至超过航天飞机部件分析，好的流体力学和传热学设计会极大提高电动机的冷却效率并降低流动损失。
美国于本世纪初又出现了更高效率的所谓“超高效电动机”。一般而言，高效电动机与普通电动机相比，损耗平均下降20%左右，而超高效电动机则比普通电动机损耗平均下降30%以上。因为超高效电动机的损耗较高效电机有更进一步下降，因此对于长期连续运行、负荷率较高的场合，节能效果更为明显。要实现从普通电机到超高效电机的效率提高，除了增加硅钢片和铜线的用量以及缩小风扇尺寸等措施外，还必须在新材料的应用、电机制造工艺以及优化设计等方面采取措施，以控制成本和满足电机结构尺寸的限制。国外很多企业在这些方面开展了积极的研究，并取得了一些进展。一般电工钢片经加工成铁心压装入机座后，铁耗大幅度增加，而英国Brook Hansen公司与钢厂合作，应用一新研制成功的电工钢片，加工成铁心制成电机，铁耗在加工前后变化不大。日本东芝公司是美国高效电机和超高效电机的主要供货商之一。该公司声称由于改进了制造工艺和采用新材料，使高效电机的成本下降了30%，所采取的措施包括:应用特殊的下线工具，提高定子槽满率，增加铜线的截面积;提高制造精度，缩短间隙长度，从而减小励磁电流及其所引起的铜损;采用转子槽绝缘工艺，降低杂散损耗;采用激光铁心叠压工具，使铁损下降。由于铜比铝的电阻率降低40%左右，所以如果用铸铜转子代替铸铝转子，电机总损耗将可显著下降。这些年，国际铜业协会在美国能源部的支持下，进行了压力铸铜工艺的研究，现今已解决高温模具的材料以及相关的压铸工艺问题，从而使得有可能较经济地批量生产铸铜转子电机。2003年6月，德国SEW Eurodrive公司已运用此项压铸技术成功地推出了采用铸铜转子的齿轮电动机系列。意大利科技教育部组织相关机构开展了铸铜转子和铸铝转子的性能数据对比试验项目。该项目由意大利LAFERT电机公司、Thyssen Krupp钢铁公司和法国FAVI铸铜公司合作进行。试验在不改变定、转子槽形，仅改变磁性材料和长度的情况下进行，所得的数据表明，采用铸铜转子，可使电动机的能耗在原有基础上降低15%～25%，电机效率可提高2%～5%。但由于转子电阻降低会引起启动转矩下降，因此在设计时应进行其他参数的调整，以使之在提高效率的同时，满足其他主要性能指标。
国家在煤炭、矿业、装备制造等行业整合、重组，将进一步推动中型电机产品的需求和发展。国家节能减排政策的深入落实，对电机系统节能提出了新的、更高的要求。由单纯追求电机的高效率正在向系统运行的高效率转变，并最终促进电机产品市场的进一步细分，推动特殊、专用产品和成套系统的发展。这不仅对中小型电机的设计、生产提出了更高的要求，同时也提供了更广阔的产品应用空间、经济利润空间和行业发展空间。未来五年国家将采用财政补贴方式推广中小型节能高效电机等产品，预计未来五年中小型节能高效电机产量将得到爆发性增长，年均增长率为58.07%。中小型节能高效电机产量经过2013年的高速发展，到2014年增长趋势趋于稳定，增长率小幅下降，但难以改变中小型节能高效电机产量大幅增长的趋势，2016年中小型节能高效电机产量将增长到21840万千瓦。
2007-2011年中小型节能高效电机市场规模年均增长率达到50.8%。未来在国家政策及下游需求的影响下，中小型节能高效电机行业市场规模将得到大幅度的增长，综合各种影响因素，我们认为2012-2016年中小型节能高效电机市场规模年均增长率在69.36%，预计到2016年中国中小型节能高效电机行业市场规模将达到1092亿元，占中小型电机市场规模的61%。中小型节能高效电机市场规模基数小，导致市场规模增长率远远高于中小型电机规模增长率，并将长期维持此高增长态势。经过2013年爆发性增长后，中小型节能高效电机市场规模仍保持高速发展，但增长速度开始趋稳。
2010年6月2日，财政部、国家发展改革委联合出台《关于印发节能产品惠民工程高效电机推广实施细则的通知》，将高效电机纳入节能产品惠民工程实施范围，采取财政补贴方式进行推广。
为贯彻落实国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》和《“十二五”节能环保产业发展规划》，促进高效节能机电设备（产品）的推广应用，结合工业、通信业节能减排工作实际，工业和信息化部于2013年2月21日发布了《节能机电设备（产品）推荐目录（第四批）》。 [2]
工信部2013年3月26日印发的《2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案》通知提出，2013年将重点推进实施电机能效提升专项计划。专项行动实施的目标为：实现全国工业用电节约1%（300亿度左右），探索工业节能与绿色发展的模式和实现途径，实现以点带面，带动工业节能与综合利用整体工作取得进展。根据实施方案，2013年工信部将从推广高效电机、淘汰低效电机以及既有电机系统节能技术改造等6个方面入手，推广、淘汰和节能改造电机及电机系统1亿千瓦，扩大高效电机市场份额，促进电机产品升级换代和产业升级。
工信部和国家质检总局6月21日联合印发《电机能效提升计划（2013-2015年）》，计划提出到2015年累计推广高效电机1.7亿千瓦，淘汰在用低效电机1.6亿千瓦，实施电机系统节能技改1亿千瓦，实施淘汰电机高效再制造2000万千瓦。