电机设计及其CAD-第1章

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1、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《电机设计及其CAD》课程简介2021/8/71SchoolofElectricalEngineering2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

2、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2021/8/72SchoolofElectricalEngineering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）2021/8/73SchoolofElectricalEngineering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

3、，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；第一章电机设计概述2021/8/74SchoolofElectricalEngineering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

4、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。2021/8/75SchoolofElectricalEngineering“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2021/8/76Sch

5、oolofElectricalEngineering3、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。2021/8/77SchoolofElectricalEngineering国外的发展趋势

6、：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。2021/8/78SchoolofElectricalEngineering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

7、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。2021/8/79SchoolofElectricalEngineering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

8、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。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。2021/8/710SchoolofElec