电机设计及其CAD-第1章ppt课件

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Hale Waihona Puke Baidu
3、中小型电机
中小型电机是量大面广的机电产品，它广泛应用于工 业、农业、国防、公共设施和家用电器等各个领域， 如风机、泵、压缩机、纺织机、轧钢机、机床、空调 机、电动车辆的动力源等。
其耗电量占全国总发电量的60%以上，中小型电机的发 展对国民经济建设、能源利用、环境保护和人民生活 的提高都起着重要作用，因此各国政府对其发展均相 当重视，并制定了相应的法规，标准和优惠政策加以 制约、规范和扶持。
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国外的发展趋势：
在材料、工艺、设计等方面不断进行改进，电机更新 换代速度快、开发周期短。
国外电机的先进水平主要体现在：可靠性高、寿命长、 专业化程度高、电机效率高、噪声低、重量轻、外形 美观、绝缘等级高（采用F级或H级）等方面。
以美国为代表的工业发达国家又在高效电机、变频电 机和特种电机等方面作了大量细致和深入的研究工作， 推出了新的产品系列，制定了相应的产品标准，极大 地丰富了电机各类和电机理论，拓展了电机市场。
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新原理微特电机 1、超声波电机 2、超微静电电机 3、鞭毛电机
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第二节 电机设计的任务与过程
一 电机设计的任务及设计时给定的数据
1. 何为电机设计
根据用户提出的产品规格（来自国家、使用单位和个 人）技术要求（包括功率、电压、和转速等）和技术 指标（效率、温升等），结合国家标准和生产实际， 运用有关设计理论与计算方法，设计出性符合要求、 可靠性高、经济性好的合格产品。
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为进一步节能，美国国家电气生产商协会（NEMA） 又制定了更高效率水平的电机标准，即所谓的NEMA能 效标准。
发达国家的普通用途电机主要依赖进口，而向不发达 国家出口高附加值产品。
（2）永磁电机
用永磁体产生磁场
永磁体种类
永磁电机种类：无刷直流电机、自起动永磁同步电动 机、调速永磁同步电机、永磁直流电机
设计。 设计时考虑生产工艺条件，有些参数的确定不能按照 理论推导的最佳计算结果进行，如：
•感应电动机气隙长度确定 •机壳厚度极限（小电动机的机壳可以很薄、但很 薄时，铁水在砂型中迅速降温、流动性差，容易出 现气孔、砂眼等缺陷。） 3 课程目的
掌握电机设计的实施过程
掌握电机性能分析的基本方法
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97.10.24后只允许生产高效电动机
2002.10.10后 生产更高效的电动机
2007.10后生产技术上达到极限，经济上可行的最高效 电动机
高效电机会制造成本增加，价格有所提高。对于 一些长时间运行的场合，高效电机能为用户节约更多 的电费，且电机寿命长。美国的各大电机厂家纷纷推 出自己的高效电机。
永磁电机特点：结构多样、结构简单、体积小、效率
高
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（3） 特种电机不断出现 4 微特电机
传统微特电机 1、小功率感应电机 2、永磁电机 3、低速电机
机电一体化微特电机 1、变频感应电机 2、无刷直流电机 3、步进电机 4、开关磁阻电机 5、低速大转矩调速电机
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掌握三相感应电动机设计计算方法 初步掌握电机CAD软件编制 4 课程安排 授课32 上机12（安排三相感应电动机设计大作业）
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第一章 电机设计概述
第一节 电机制造工业近况与发展趋势
一．世界发电设备发展趋势 1、火电设备：
火电厂建厂快、投资少。大多数国家以火电为主。 50年代：100～200MW，60年代：300～600MW，七十 年代后期：800～1300MW 主要发展趋势为普遍采用单机容量为600~800兆瓦 容量火电机组；
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国内： •材料工艺落后 •外形不美观 •主要生产量大面广的产品（档次的、利润小、 市场竞争激烈）、高附加值产品少、高效电机 少、精密电机少。 •产品竞争力强（价格） •节约材料和提高性能使得生产厂家进退两难。 （1）高效节能电机的背景与发展 70年代的两次世界性的能源危机。美国体 会到能源对国民经济和社会的稳定的重要作用。
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美国于80年代制定了电机能效标准。当时能够达到电 机能效标准的电机被视为高效电机。
对购买高效电机的用户进行补贴（每马力10~20美元正 好是低效电机与高效电机的差价）。
1990年，在美国所有销售的中小型电机中，已有 20%~30%的电机达到了能效标准的要求。
进入90年代，全球环境问题又成为困扰世界经济持续 发展的大问题。
《电机设计及其CAD 》课程简介
1 课程内容
《电机设计及其CAD》是一门专业课，是电机学 的后续课程。
介绍电机设计理论、参数计算方法、性能计算 方法、电磁设计方法、结构型式的选择、计算机辅 助设计方法等。
重点：参数计算方法、性能计算方法
电磁设计方法
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2 课程特点 理论联系实际，根据生产需要和生产实际进行电机
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空冷技术
2、水电设备
60年代以前：最大200MW，60年代：200～500MW，70年 代：600MW
定子绕组：大多采用水内冷
转子绕组：部分国家采用水内冷，大多数采用空气冷 却
双水内冷：我国的自主创新成果。郑光华教授和上海 电机厂于1958年制造的12000千瓦双水内冷汽轮发电 机，是世界上第一台定子、转子双水内冷汽轮发电机。 1964年，郑光华教授获国家发明一等奖，1985年获国 家科技进步一等奖。
美国各阶层的人们都认识到，现代经济的发展必须依 赖于大量能源的消耗，而消耗能源所带来的污染降低 了人们的生活品质。继续以加大能源的消耗来发展经 济是行不通的，而简单地限制能源使用量也不可取。
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解决这一问题最可行的方法是提高能源利用的技术水 平。
美国国会于1992年10月24日通过了《能源政策法案》， 规定：
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“内冷”是冷却的方法之一，即把线圈导线做成凹凸 形或空心的让风直接吹到铜线上，对线圈进行直接冷 却。 冷却介质：空气 氢气 液体内冷（上世纪50年代） 水的冷却能力为最高。 国际上第一次出现水内冷（1956年，定子） 对于转子水内冷，在文献上虽然有过讨论，但由于某 些重大技术问题难以解决 1958年以前，中国的双水内冷。 步进电机：华中科技大学