電機(jī)設(shè)計(jì)及其CAD-第1章

SchoolofElectricalEngineering127六月20241課程內(nèi)容是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，是電機(jī)學(xué)的后續(xù)課程。介紹電機(jī)設(shè)計(jì)理論、磁路計(jì)算方法、參數(shù)計(jì)算方法、性能計(jì)算方法、電磁設(shè)計(jì)方法、溫升計(jì)算、結(jié)構(gòu)型式的選擇、電磁振動(dòng)與噪聲、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法等。重點(diǎn)：電機(jī)設(shè)計(jì)理論、電磁參數(shù)計(jì)算方法、電磁性能計(jì)算方法、電磁設(shè)計(jì)方法（以電機(jī)為例介紹電磁裝置的設(shè)計(jì)方法）課程簡(jiǎn)介SchoolofElectricalEngineering227六月20242課程特點(diǎn)

電機(jī)設(shè)計(jì)理論與工程技術(shù)并重，理論聯(lián)系實(shí)際3課程學(xué)習(xí)要求掌握電機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程掌握電機(jī)的基本設(shè)計(jì)理論掌握電機(jī)性能分析的基本方法 掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算方法初步掌握電機(jī)CAD軟件編制方法SchoolofElectricalEngineering327六月20244課程安排32學(xué)時(shí):授課各單元作業(yè)SchoolofElectricalEngineering427六月2024第一節(jié)電機(jī)制造工業(yè)近況與發(fā)展趨勢(shì)

一、國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展概況1875年，法國(guó)巴黎北火車(chē)站建成的世界首座發(fā)電廠，1879年美國(guó)首座發(fā)電廠,1883年俄羅斯首座發(fā)電廠。我國(guó)第一次用電：1879年5月17-18日，上海英租界迎接美國(guó)總統(tǒng)格蘭特，在外灘發(fā)電亮燈。第一章電機(jī)設(shè)計(jì)概述SchoolofElectricalEngineering527六月2024第一座自己創(chuàng)辦的電廠：西苑電燈公所，1889.1發(fā)電，20馬力1882年，英國(guó)人立德?tīng)柍闪⑸虾ｋ姎夤?，今南京東路190號(hào)創(chuàng)辦了中國(guó)第一座發(fā)電廠。7月26日19時(shí)，電廠開(kāi)始供電，夜幕下，弧光燈一齊發(fā)光。SchoolofElectricalEngineering627六月2024中國(guó)第一座水電站：1905年，臺(tái)灣龜山水電站（500kW）中國(guó)自建的第一座水電站：石龍壩發(fā)電廠位于滇池出水道，距離昆明70公里。1908年開(kāi)始籌建，1910年開(kāi)工，1912年4月發(fā)電，送電到昆明市區(qū)，23kV。

1、2號(hào)機(jī)組共480千瓦，西門(mén)子公司制造的機(jī)組，奧地利伏依特公司生產(chǎn)的水輪機(jī)仍在運(yùn)行，7040kW。SchoolofElectricalEngineering727六月2024我國(guó)生產(chǎn)的第一套發(fā)電設(shè)備：

1936年，發(fā)展重工業(yè)的第一個(gè)三年計(jì)劃，航空發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力機(jī)械和工具機(jī)具的制造廠，成立中央電工器材廠（現(xiàn)在的湘潭電機(jī)廠）和中央機(jī)器廠（現(xiàn)在的昆明機(jī)床廠）SchoolofElectricalEngineering827六月2024中央機(jī)器廠（1938年成立）

從瑞士BBC公司，引進(jìn)2MW汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)，轉(zhuǎn)子進(jìn)口，改造定子，提高了端電壓。汽輪機(jī)進(jìn)口，鍋爐仿造瑞士產(chǎn)品設(shè)計(jì)并自行制造。1943年在瀘縣電廠和昆明電廠使用，此后中斷了火電設(shè)備生產(chǎn)。

中央電工器材廠（1936年成立）1942年，研制1000馬力水輪機(jī)，改造了一臺(tái)1940kVA、6.9kV發(fā)電機(jī)，安裝在四川下清淵發(fā)電廠

與西屋公司合作SchoolofElectricalEngineering927六月20241945年，國(guó)民政府與西屋公司簽訂合同，引進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)﹑變壓器﹑開(kāi)關(guān)設(shè)備﹑儀器儀表﹑電力電容器﹑電工絕緣材料等電工產(chǎn)品技術(shù)﹐以及設(shè)計(jì)能生產(chǎn)以上產(chǎn)品的工廠和5年內(nèi)培訓(xùn)300名技術(shù)人員的技術(shù)合作。

由于戰(zhàn)亂，未能實(shí)現(xiàn)，培訓(xùn)96人，培養(yǎng)了中國(guó)第一代電機(jī)人才，為新中國(guó)作了人員和技術(shù)儲(chǔ)備。

1950—1958年，仿造階段此階段主要引進(jìn)6—100MW火電設(shè)備制造技術(shù)初期，華東工業(yè)部和東北工業(yè)部分別成立火電設(shè)備生產(chǎn)基地，進(jìn)行練兵；

SchoolofElectricalEngineering1027六月2024上機(jī)基地：1952年引進(jìn)捷克的中壓6-12MW技術(shù)進(jìn)行仿制。

1954年，根據(jù)捷克圖紙制成6MW空氣冷卻汽輪發(fā)電機(jī)，于1956年在安徽淮南電廠投運(yùn)。1956年，仿捷TQC型12MW空冷式汽輪發(fā)電機(jī)1958年，仿捷TQC型25MW空冷式汽輪發(fā)電機(jī)哈爾濱基地：1952年，引進(jìn)蘇聯(lián)的中壓（6～25MW）和高壓（25～50MW）技術(shù)，以高壓為主

SchoolofElectricalEngineering1127六月20241958年，根據(jù)蘇聯(lián)圖紙資料于制成第一臺(tái)仿25MW空冷式汽輪發(fā)電機(jī)按蘇聯(lián)圖紙制造30MW

自行設(shè)計(jì)一臺(tái)50MW，設(shè)計(jì)不成熟，只生產(chǎn)2臺(tái)

蘇聯(lián)圖紙50WM

1960年，按蘇聯(lián)圖紙制造100MW，因定點(diǎn)電廠下馬，閑置4年，1967年安裝在高井電廠。上述工作為自行開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。1958～1978年：自行開(kāi)發(fā)0.75-600MW汽輪發(fā)電機(jī)（1）雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)1958年6月26日，鄭光華、王槱生等人首先提出了轉(zhuǎn)子繞組銅線內(nèi)通水冷卻方案，并試驗(yàn)成功。SchoolofElectricalEngineering1227六月2024SchoolofElectricalEngineering1327六月202427日到上海電機(jī)廠

28日交流

7月7日成立課題組開(kāi)始設(shè)計(jì)

9月試制成功世界首臺(tái)12MW隱極式雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)

1958年12月并網(wǎng)運(yùn)行

1959年,25MW和50MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)

1960年,100MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。

6月28日，浙江省委第一書(shū)記接見(jiàn)浙大課題組老師，指示蕭山電機(jī)廠進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造

同年,3MW、1500r/min凸極式雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)運(yùn)行。雙水內(nèi)冷為自主創(chuàng)新成果。電磁彈射SchoolofElectricalEngineering1427六月2024

問(wèn)題：

“大躍進(jìn)”期間，雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)還不成熟，漏水事故多，一次投產(chǎn)20臺(tái)6MW發(fā)電機(jī)，造成了很大損失。哈爾濱電機(jī)廠也進(jìn)行了類(lèi)似工作，由于問(wèn)題較多，終止

整改：1961年，中央指示“一年過(guò)關(guān)，三年完善，暫停生產(chǎn)”。1966年，解決了關(guān)鍵問(wèn)題。制成許多規(guī)格的發(fā)電機(jī)，安全運(yùn)行。

開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品：哈爾濱電機(jī)廠：1971年200MW，72年并網(wǎng)運(yùn)行。援助朝鮮60MW共8臺(tái)，成功。1972年，上機(jī)廠完成了600MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)施工設(shè)計(jì)并開(kāi)始作生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。這項(xiàng)研制工作一直持續(xù)到1978年，由于有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)確定引進(jìn)國(guó)外技術(shù)而終止。SchoolofElectricalEngineering1527六月2024（2）氫冷發(fā)電機(jī)哈機(jī)廠：從1958年開(kāi)始，先后試制了50MW氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)、仿制了50MW氫外冷和100MW氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。對(duì)氫冷技術(shù)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。1966年開(kāi)始600MW氫水冷汽輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)，1972年10月完成施工設(shè)計(jì)，并進(jìn)入生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，和上機(jī)廠一樣，由于相同的原因而中止。

1972年，哈機(jī)廠試制成200MW氫水冷汽輪發(fā)電機(jī)：定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵芯氫冷，75年順利并網(wǎng)發(fā)電。以后，哈機(jī)廠生產(chǎn)的200MW及以上大電機(jī)組一般均采用水氫氫冷卻。SchoolofElectricalEngineering1627六月2024（3）空冷發(fā)電機(jī)50年代仿造的空冷汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中暴露出不少缺點(diǎn)。1961～1963年期間，全國(guó)電機(jī)行業(yè)進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，對(duì)仿蘇和仿捷系列進(jìn)行了完善。

聯(lián)合設(shè)計(jì)QF新系列：3～25MW首臺(tái)機(jī)組先后在1962一1965年期間試制完成。該新系列后來(lái)在行業(yè)中推廣和批量生產(chǎn)。1977—1985年：整改與引進(jìn)整頓火電機(jī)組的質(zhì)量，引進(jìn)300MW、600MW火電技術(shù)（1）整頓100～300MW火電機(jī)組的質(zhì)量許多大機(jī)組投運(yùn)后，暴露了大量的質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重地?fù)p害了國(guó)產(chǎn)大機(jī)組的形象。SchoolofElectricalEngineering1727六月2024原因：一是先天不足，缺乏必要的試驗(yàn)依據(jù)；二是后天失調(diào)，粗制濫造。電力部門(mén)為了解決電力建設(shè)迫切的需要，從1973年開(kāi)始陸續(xù)進(jìn)口了一些火電大機(jī)組，使中國(guó)火電設(shè)備制造行業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。聯(lián)合攻關(guān)，列了354項(xiàng)需要解決的問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)100～300MW火電機(jī)紀(jì)經(jīng)過(guò)完善化和改進(jìn)設(shè)計(jì)，技術(shù)水平有了很大提高。因此，機(jī)械、電力部門(mén)商定對(duì)國(guó)產(chǎn)型和引進(jìn)型300MW火電機(jī)組采取“同時(shí)并存”方針。整頓的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，可靠性大大提高。但仍存在一些問(wèn)題，發(fā)電機(jī)絕緣等。SchoolofElectricalEngineering1827六月2024（2）引進(jìn)300MW和600MW火電設(shè)備制造技術(shù)1978年2月，一機(jī)、水電兩部共同向國(guó)務(wù)院提出，為了提高中國(guó)大型火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和制造水平，建議進(jìn)口電機(jī)的同時(shí)引進(jìn)制造技術(shù)。1980年9月和11月，一機(jī)部分別與美國(guó)西屋公司和美國(guó)燃燒工程公司簽訂了汽輪機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)和鍋爐的技術(shù)轉(zhuǎn)讓和購(gòu)買(mǎi)部分零部件合同。上?；爻兄频?00MW考核機(jī)組于1985年制成，裝在山東石橫電廠，1987年7月投運(yùn)，1988年5月通過(guò)考核試驗(yàn)SchoolofElectricalEngineering1927六月2024這兩種引進(jìn)型機(jī)組具有當(dāng)代國(guó)際水平，通過(guò)消化和吸收，大大提高了火電設(shè)備的技術(shù)水平。（3）國(guó)產(chǎn)100-300MW火電設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)在對(duì)引進(jìn)的300-600MW進(jìn)行消化吸收的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)產(chǎn)100-300MW進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。1985年投入運(yùn)行的22臺(tái)100-300MW機(jī)組，平均年利用5688小時(shí)，可靠性大大提高。哈爾濱基地承制的600MW考核機(jī)組于1986年制成，裝在安徽平纖電廠。于1989年11月投運(yùn)。SchoolofElectricalEngineering2027六月2024目前的水平

2007年，哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司、上海汽輪機(jī)有限公司、上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司：1000MW汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成功。國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的火電機(jī)組。

2007年，世界最大的水電機(jī)組在三峽運(yùn)行成功。由哈電獨(dú)立設(shè)計(jì)建造，700MW。此前，我國(guó)只有設(shè)計(jì)、制造320MW水電機(jī)組的能力。SchoolofElectricalEngineering2127六月2024二、國(guó)外發(fā)電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展概況

汽輪發(fā)電機(jī)大多數(shù)國(guó)家以火電為主：（1）水電站受環(huán)境、移民等限制，投入大；（2）火電廠建廠快、投資少。50年代，100～200MW

60年代，300～600MW

七十年代后期，800～1300MW。進(jìn)入80年代之后，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟。產(chǎn)品定型，實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能先進(jìn)，運(yùn)行可靠，能充分滿足電力工業(yè)的需要。從其鼎盛時(shí)期的高速發(fā)展走向平穩(wěn)發(fā)展階段，特點(diǎn)：SchoolofElectricalEngineering2227六月2024從70年代后期開(kāi)始，空冷汽輪發(fā)電機(jī)的訂單迅速增加，重新受到青睞。單機(jī)容量迅速提高，100MVA到350MVA級(jí)。技術(shù)性能也迅速提高，額定運(yùn)行效率（230MVA及300MVA為98.74%）與同容量級(jí)的氫冷汽輪發(fā)電機(jī)（有些實(shí)測(cè)值已達(dá)到99.2％)相近。（1）單機(jī)容量：70年代中期突破1200MW后停滯不前，巨型機(jī)組暴露一些問(wèn)題，對(duì)巨型汽輪發(fā)電機(jī)需求量的增長(zhǎng)減緩（2）一些公司汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)量急劇下降

GE（通用電氣）和西屋公司，80年代后急劇下降SchoolofElectricalEngineering2327六月2024（3）歐美公司并購(gòu)重組．形成4大集團(tuán)

演變過(guò)程（4）核電機(jī)組需求量增加70年代起，核電單機(jī)容量的增長(zhǎng)速度就超過(guò)常規(guī)機(jī)組。80年代后，研制成功1000MW級(jí)及以上的核電機(jī)組，投運(yùn)的許多核電機(jī)組的單機(jī)容量也超過(guò)1000MW。以500—600MW級(jí)機(jī)組為主。目前核電汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)展速度也已減緩，甚至停滯不前

（5）冷卻方式：早期：氫冷、空冷SchoolofElectricalEngineering2427六月2024目前：定子繞組：大多采用水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子繞組：部分國(guó)家采用水內(nèi)冷，多采用氫冷或空冷。“內(nèi)冷”：把線圈導(dǎo)線做成空心的，讓流體直接吹過(guò)銅線，對(duì)線圈進(jìn)行直接冷卻。冷卻介質(zhì)：空氣

氫氣

液體內(nèi)冷（上世紀(jì)50年代）水的冷卻能力最強(qiáng)：國(guó)際上第一次出現(xiàn)水內(nèi)冷（1956年，定子）

對(duì)于轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷，在文獻(xiàn)上雖然有過(guò)討論，但由于某些重大技術(shù)問(wèn)題難以解決

1958年，中國(guó)的雙水內(nèi)冷。SchoolofElectricalEngineering2527六月2024雙水內(nèi)冷：我國(guó)的自主創(chuàng)新成果。鄭光華教授和上海電機(jī)廠于1958年制造的12000千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，是世界上第一臺(tái)定子、轉(zhuǎn)子雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。1964年，鄭光華獲國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)，1985年獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。4大冷卻技術(shù)體系（1）GE體系：水氫氫：定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子氣隙取氣式氫內(nèi)冷，定子鐵心、端部構(gòu)件氫外冷。冷卻效果好、轉(zhuǎn)子溫度均勻、發(fā)電機(jī)效率較高等優(yōu)點(diǎn)。其單機(jī)容量可達(dá)1500-1800MW左右。前蘇聯(lián)、中國(guó)等仿效。SchoolofElectricalEngineering2627六月2024（2）西屋體系：定子氫內(nèi)冷和轉(zhuǎn)子軸向氫內(nèi)冷。這種冷卻系統(tǒng)用于1000MW級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)尚可，但用于更大容量的汽輪發(fā)電機(jī)就困難較大，制造難度和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性也差（3）西門(mén)子體系：氫氫氫、水氫氫（4）ABB體系：主要方式：水氫氫，其次：雙水內(nèi)冷水電設(shè)備60年代以前，最大200MW

60年代，200～500MW

70年代，600MW

定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組強(qiáng)迫空氣冷（有的水內(nèi)冷）SchoolofElectricalEngineering2727六月2024三、中小型電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展概況中小型電機(jī)是量大面廣的機(jī)電產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、公共設(shè)施和家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、紡織機(jī)、軋鋼機(jī)、機(jī)床、空調(diào)機(jī)、電動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力等。

其用電量占全國(guó)總發(fā)電量的60%以上。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、能源利用、環(huán)境保護(hù)和人民生活的提高都有重要影響。各國(guó)政府對(duì)其發(fā)展均相當(dāng)重視，并制定了相應(yīng)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)惠政策加以制約、規(guī)范和扶持。SchoolofElectricalEngineering2827六月20241國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)：在材料、工藝、設(shè)計(jì)等方面不斷進(jìn)行改進(jìn)，電機(jī)更新?lián)Q代速度快、開(kāi)發(fā)周期短，技術(shù)先進(jìn)。國(guó)外電機(jī)的先進(jìn)水平主要體現(xiàn)在：可靠性高、壽命長(zhǎng)、專(zhuān)業(yè)化程度高、電機(jī)效率高、噪聲低、外形美觀、絕緣等級(jí)高（采用F級(jí)或H級(jí)）等方面。以美國(guó)、歐盟為代表的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家又在高效電機(jī)、變頻電機(jī)和特種電機(jī)等方面作了大量細(xì)致和深入的研究工作，推出了新的產(chǎn)品系列，制定了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。SchoolofElectricalEngineering2927六月20242國(guó)內(nèi)發(fā)展概況產(chǎn)量大、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)主要生產(chǎn)量大面廣的產(chǎn)品（檔次低、利潤(rùn)小、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈）。高附加值產(chǎn)品少、高效電機(jī)少、精密電機(jī)少：材料和生產(chǎn)工藝落后外形不美觀缺乏法規(guī)的支持，節(jié)材和提高性能使廠家進(jìn)退兩難。三、高效節(jié)能電機(jī)1國(guó)外

70年代的兩次世界性的能源危機(jī)。SchoolofElectricalEngineering3027六月2024

第一次危機(jī)（1973年）：1973年10月第四次中東戰(zhàn)爭(zhēng)埃及、敘利亞收復(fù)失地美國(guó)卷入戰(zhàn)爭(zhēng)，尼克松：“把所有能飛的玩意都飛往以色列！”。石油輸出國(guó)組織的阿拉伯成員國(guó)當(dāng)年12月宣布收回石油標(biāo)價(jià)權(quán)，并將其原油價(jià)格從每桶3.011美元提高到10.651美元，對(duì)美國(guó)禁運(yùn)美國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)下降了14%，日本的工業(yè)生產(chǎn)下降了20%以上。SchoolofElectricalEngineering3127六月2024中東產(chǎn)油國(guó)暴富。1980年，阿聯(lián)酋人均年收入達(dá)2.63萬(wàn)美元，成為世界上人均收入最高的國(guó)家第二次危機(jī)（1978年）：伊朗的政局發(fā)生劇烈變化，國(guó)王巴列維下臺(tái)，伊朗停止輸出石油60天。伊拉克支持巴列維，轟炸伊朗，兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，兩國(guó)停止生產(chǎn)石油。全球石油產(chǎn)量從每天580萬(wàn)桶降到100萬(wàn)桶,從每桶13美元猛增至34美元。70年代末西方經(jīng)濟(jì)全面衰退美國(guó)體會(huì)到能源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的穩(wěn)定的重要作用，于80年代制定了電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)能夠達(dá)到電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)被視為高效電機(jī)。SchoolofElectricalEngineering3227六月2024對(duì)購(gòu)買(mǎi)高效電機(jī)的用戶進(jìn)行補(bǔ)貼（每馬力10-20美元正好是低效電機(jī)與高效電機(jī)的差價(jià)）。1990年，在美國(guó)所有銷(xiāo)售的中小型電機(jī)中，已有20%~30%的電機(jī)達(dá)到了能效標(biāo)準(zhǔn)的要求。

進(jìn)入90年代，全球環(huán)境問(wèn)題又成為困擾世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題。美國(guó)各階層的人們都認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須依賴于大量能源的消耗，而消耗能源所帶來(lái)的污染降低了生活品質(zhì)。繼續(xù)以加大能源的消耗來(lái)發(fā)展經(jīng)濟(jì)是行不通的，而簡(jiǎn)單地限制能源使用量也不可取。SchoolofElectricalEngineering3327六月2024解決這一問(wèn)題最可行的方法是提高能源利用的技術(shù)水平。美國(guó)國(guó)會(huì)于1992年10月24日通過(guò)了《能源政策法案》，規(guī)定：97.10.24后只允許生產(chǎn)高效電動(dòng)機(jī)2002.10.10后生產(chǎn)更高效的電動(dòng)機(jī)2007.10后生產(chǎn)技術(shù)上達(dá)到極限、經(jīng)濟(jì)上可行的最高效電動(dòng)機(jī)高效電機(jī)的特點(diǎn)：成本增加、價(jià)格提高、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行場(chǎng)合節(jié)約電費(fèi)、電機(jī)壽命長(zhǎng)。美國(guó)的各大電機(jī)廠家紛紛推出自己的高效電機(jī)。SchoolofElectricalEngineering3427六月2024為進(jìn)一步節(jié)能，美國(guó)國(guó)家電氣生產(chǎn)商協(xié)會(huì)（NEMA）又制定了更高效率水平的電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的NEMA能效標(biāo)準(zhǔn)。

世界主要國(guó)家都制定了自己的高效電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)達(dá)國(guó)家的普通用途電機(jī)主要依賴進(jìn)口，而向不發(fā)達(dá)國(guó)家出口高附加值產(chǎn)品。

SchoolofElectricalEngineering3527六月20242國(guó)內(nèi)通用電機(jī)

建國(guó)初期，引進(jìn)蘇聯(lián)A、AO系列1953年參照A、AO系列仿制了J、JO系列電機(jī)

1958年，研制了J2、JO2系列（設(shè)計(jì)不成功）1961年，調(diào)整J2、JO2系列設(shè)計(jì)，江澤民任組長(zhǎng)，進(jìn)行了大量研究工作，采用了E級(jí)絕緣，提高了性能，減小了體積和重量。1965年推廣，使用20多年，85.1.1淘汰1971年起，設(shè)計(jì)了JO3系列電機(jī)，不太成功。84.1.1淘汰SchoolofElectricalEngineering3627六月20241979年開(kāi)始，組織了Y系列電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，采用B級(jí)別絕緣，性能良好，運(yùn)行可靠。功率范圍為0.55～250kW，機(jī)座中心高為80～315mm，共12個(gè)機(jī)座。上世紀(jì)90年代，又設(shè)計(jì)了替代Y系列電動(dòng)機(jī)的Y2系列，與Y系列相比，Y2系列提高了防護(hù)等級(jí)和絕緣等級(jí)，降低了噪音，電機(jī)結(jié)構(gòu)更為合理，安裝尺寸及功率等級(jí)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。其功率范圍為0.12～315kW，機(jī)座高為63～355mm，共15個(gè)機(jī)座。是目前的主流產(chǎn)品。比Y系列體積小、效率稍低、電磁負(fù)荷高本世紀(jì)初，Y3系列的設(shè)計(jì)，Y3系列電機(jī)全部采用冷軋硅鋼片，具有效率高、噪音低、起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。SchoolofElectricalEngineering3727六月2024這些系列產(chǎn)品均為一般效率電動(dòng)機(jī)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高效率電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品主要用于出口。3我國(guó)的電動(dòng)機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)（1）1998年頒布了“節(jié)約能源法”對(duì)若干重要用能產(chǎn)品規(guī)定了最低能效限值，實(shí)施了節(jié)能產(chǎn)品的認(rèn)證制度。（2）2OO2年1月頒發(fā)了“中小型的三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值和節(jié)能評(píng)價(jià)值(GB18613-2002)”標(biāo)準(zhǔn)有二套效率指標(biāo)：最低效率限值：屬?gòu)?qiáng)制性指標(biāo)；目前所生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)的平均效率水平SchoolofElectricalEngineering3827六月2024

（3）2006年，GB18613-2006《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》分為1、2、3級(jí)能效限定值：100%、75%額定功率的效率均應(yīng)不低于3級(jí)。目標(biāo)能效限定值：100%、75%額定功率的效率均應(yīng)不低于2級(jí)，其值在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日4年后開(kāi)始實(shí)施。節(jié)能評(píng)價(jià)值:100%、75%額定功率的效率均應(yīng)不低于1級(jí)2007年07月01日實(shí)施。節(jié)能效率評(píng)價(jià)值：屬推薦性指標(biāo)。比前者高2～3個(gè)百分點(diǎn)，為節(jié)能電動(dòng)機(jī)的效率水平。SchoolofElectricalEngineering3927六月2024SchoolofElectricalEngineering4027六月20242011年07月01日，中國(guó)銷(xiāo)售的三相異步電機(jī)必須2級(jí)(4)財(cái)政補(bǔ)貼政策2010年6月2日，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合出臺(tái)《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效電機(jī)推廣實(shí)施細(xì)則

》，對(duì)達(dá)到2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)貼。SchoolofElectricalEngineering4127六月2024SchoolofElectricalEngineering4227六月20244高效永磁電機(jī)用永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)永磁電機(jī)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)多樣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、效率高永磁電機(jī)種類(lèi)：永磁直流電機(jī)、調(diào)速永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)貼主體：為具備一定規(guī)模的電機(jī)廠。要求相關(guān)廠家低壓三相異步電機(jī)和高壓三相異步電機(jī)年推廣量不少于30萬(wàn)千瓦，或稀土永磁電機(jī)年推廣量不少于1萬(wàn)千瓦。目前改變政策，補(bǔ)貼用戶。

SchoolofElectricalEngineering4327六月2024調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁直流電動(dòng)機(jī)SchoolofElectricalEngineering4427六月2024無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)SchoolofElectricalEngineering4527六月2024第二節(jié)

電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)與過(guò)程一、電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)及設(shè)計(jì)時(shí)給定的數(shù)據(jù)1.電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（來(lái)自國(guó)家、使用單位和個(gè)人）、技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)（包括功率、電壓、轉(zhuǎn)速、效率、溫升等），結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)際，運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法，設(shè)計(jì)出性能符合要求、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好的合格產(chǎn)品。2.對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的要求明確設(shè)計(jì)要求：不同種類(lèi)電機(jī)有不同的性能要求，同一類(lèi)電機(jī)在不同應(yīng)用場(chǎng)合也有不同的性能要求。SchoolofElectricalEngineering4627六月2024設(shè)計(jì)準(zhǔn)確：避免大馬拉小車(chē)、小馬拉大車(chē)性能滿足要求，可靠性高，經(jīng)濟(jì)性好符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)3.對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求掌握相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，注意電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性對(duì)性能指標(biāo)統(tǒng)籌兼顧，對(duì)不同問(wèn)題采取相應(yīng)措施理論聯(lián)系實(shí)際，設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，不同場(chǎng)合對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的要求不同SchoolofElectricalEngineering4727六月20244.電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)給定的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求（1）額定功率：輸出功率。電動(dòng)機(jī)：輸出機(jī)械功率發(fā)電機(jī)：輸出電功率（2）額定電壓（供電方式，頻率）（3）極數(shù)與連接方式（4）額定頻率（5）額定轉(zhuǎn)速（6）額定功率因數(shù)其它要求：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流、牽入轉(zhuǎn)矩、牽出轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力等。感應(yīng)電機(jī)：1-5同步電機(jī)：1-6直流電機(jī)：1、2、5SchoolofElectricalEngineering4827六月2024二、電機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程和內(nèi)容1準(zhǔn)備階段（1）聽(tīng)取生產(chǎn)和使用單位的意見(jiàn)和要求;收集電機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)資料，了解國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；使用環(huán)境：如高溫、水下、高海拔等；要求：性能指標(biāo)、外形尺寸、安裝尺寸（2）編制技術(shù)任務(wù)書(shū)，形成技術(shù)條件若無(wú)適當(dāng)?shù)膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則需制定技術(shù)條件

技術(shù)條件：制造廠與用戶間或設(shè)計(jì)者與制造廠之間的一種協(xié)議，相當(dāng)于技術(shù)合同，是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和驗(yàn)收的依據(jù)。SchoolofElectricalEngineering4927六月20242電磁設(shè)計(jì)根據(jù)技術(shù)條件的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)電磁計(jì)算和方案比較，確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，確定相關(guān)材料，核算其電磁性能，得到一個(gè)合格的電磁設(shè)計(jì)方案。包括：定轉(zhuǎn)子鐵心材料及尺寸繞組材料及數(shù)據(jù)（電機(jī)運(yùn)行特性計(jì)算、起動(dòng)計(jì)算）3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，部件尺寸、加工要求與材料規(guī)格要求，機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算和溫升計(jì)算。SchoolofElectricalEngineering5027六月2024⑴確定防護(hù)型式、安裝方式、冷卻方式防護(hù)：對(duì)帶電部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分有機(jī)械保護(hù)。開(kāi)啟、封閉、防爆、潛油、潛水安裝方式：底角安裝、凸緣安裝冷卻方式：自冷、自扇冷、他扇冷、氫冷、水冷⑵

根據(jù)所選負(fù)荷高低，選取適當(dāng)?shù)耐L(fēng)冷卻系統(tǒng)⑶安排總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝圖⑷零件的分裝配圖和零件圖,對(duì)總裝圖進(jìn)行修改SchoolofElectricalEngineering5127六月2024

直流電機(jī)的裝配圖SchoolofElectricalEngineering5227六月2024

轉(zhuǎn)子分裝配圖SchoolofElectricalEngineering5327六月2024SchoolofElectricalEngineering5427六月20244

工藝設(shè)計(jì)（1）工藝流程的確定每一工件的加工，往往要經(jīng)過(guò)多道工序，這些工序的順序、加工方法、兩道工序之間的加工裕度、尺寸的檢驗(yàn)等，都要有合理安排，也就是工藝流程。

轉(zhuǎn)子軸加工流程：下料、打頂尖孔、粗車(chē)、精車(chē)、銑鍵槽、磨軸頸（與軸承配合的地方）。SchoolofElectricalEngineering5527六月2024

先精車(chē)再銑鍵槽，否則刀具和工件之間是斷續(xù)切削，表面光潔度無(wú)法保證，容易打刀SchoolofElectricalEngineering5627六月2024（2）工具、夾具、模具、量具的設(shè)計(jì)在電機(jī)制造過(guò)程中，為保證質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率所必須的工具、模具、夾具、量具的設(shè)計(jì)。模具：沖模、鑄鋁模、繞線模等SchoolofElectricalEngineering5727六月2024夾具，如夾緊定子機(jī)座的夾具SchoolofElectricalEngineering5827六月2024量具：關(guān)鍵尺寸的檢驗(yàn)工具

SchoolofElectricalEngineering5927六月2024第三節(jié)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家有關(guān)部門(mén)在總結(jié)以往電機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從當(dāng)前實(shí)際出發(fā)，并考慮今后的發(fā)展需要，而對(duì)電機(jī)提出的一定要求的文件。作用：電機(jī)質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)生產(chǎn)依據(jù)。特點(diǎn)：（1）綜合考慮產(chǎn)品實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、使用可靠性和生產(chǎn)上的可能性（2）由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)發(fā)布，且在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。委托標(biāo)委會(huì)、有關(guān)單位制訂。

分類(lèi)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分為強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)（GB）和推薦性國(guó)標(biāo)（GB/T)SchoolofElectricalEngineering6027六月2024二、我國(guó)電機(jī)方面的標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)(DB)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB)四級(jí)。

國(guó)家頒布（GB）和部委頒布（例如JB：原機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)），根據(jù)內(nèi)容分類(lèi)：⑴

電機(jī)的一般規(guī)定和技術(shù)要求《GB755-2000旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能》：規(guī)定各類(lèi)電機(jī)的技術(shù)要求、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、銘牌和線端標(biāo)志。內(nèi)容簡(jiǎn)介

SchoolofElectricalEngineering6127六月2024（2）一種或幾種具體類(lèi)型電機(jī)的技術(shù)條件《JBT9616-1999Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件（機(jī)座號(hào)80～315）》：對(duì)額定數(shù)據(jù)、使用條件、性能指標(biāo)及允許偏差（容差）、安裝尺寸、試驗(yàn)方法、驗(yàn)收規(guī)則以及標(biāo)準(zhǔn)、包裝、保管等有詳細(xì)而明確的規(guī)定。內(nèi)容簡(jiǎn)介容差：大批量生產(chǎn)時(shí)，材料和工藝參數(shù)的允許波動(dòng)、各種測(cè)量方法和儀表的允許誤差、