[论文]课题任务书2009.2.16课题.doc

课题任务书编号： 密级：秘密国家科技支撑计划课题任务书 项目名称：工业电机及典型泵阀节能关键技术研究 课题名称：高效、超高效电机设计制造技术及测试技术研究 项目组织单位： 中国机械工业联合会 课题承担单位：上海电器科学研究所（集团）有限公司 课题负责人： 李秀英 起止年限：20 07 年 12 月至20 10 年 8 月中华人民共和国科学技术部二八 年 八月填 写 说 明1任务书甲方为科技支撑计划项目牵头组织单位，乙方为课题承担单位。2课题任务书编号由科技部统一规定。3课题密级由课题承担单位提出建议，科技部项目主管司认定。4课题本年度经费来源与支出预算，须与课题预算书一致。5任务书签订流程：（1）任务书由课题承担单位编写，与课题预算书一并报项目组织单位；（2）项目组织单位汇总审定任务书，报科技部业务主管司核准；（3）课题承担单位通过科技部门户网站（）上的“国家科技计划项目申报中心”与“国家科技经费预算申报管理中心”进行相关内容的申报，并经申报系统软件打印书面材料（非由申报系统软件打印的书面材料，或书面材料与网上申报材料不一致的课题不予受理）；（4）任务书A4一式八份，由项目牵头组织单位与课题承担单位签订，项目组织单位两份；课题承担单位一份；课题承担单位主管部门和所在地方科技厅（科委）各一份；科技部三份。国家科技支撑计划课题信息表课题编号2008BAF34B01课题名称高效、超高效电机设计制造技术级测试技术研究项目组织单位中国机械工业联合会代 码604密 级绝密 机密 R秘密 公开参加单位总数9个课题承担单位名 称上海电器科学研究所（集团）有限公司单位所在地 上海 省（市、区）代码310000通讯地址上海市武宁路505号邮编200063单位性质事业型研究单位 其他事业单位大专院校 R转制为企业的科研院所国有企业 集体所有制企业合资企业 外商投资企业港、澳、台投资企业 其他企业代码BA上级行政主管部门上海市科学技术委员会代码C00其他主要参加单 位序号单 位 名 称1华北电力大学2河北电机股份有限公司3山东华力电机集团股份有限公司4西安西玛电机（集团）有限公司5浙江金龙电机股份有限公司6江门市江晟电机厂有限公司7威灵清江电机有限公司8上海电科电机实业有限公司课题负责人姓 名李秀英性 别男 R女学 位博士 硕士 R学士 其他出生日期1963年职 称R高级 中级 初级 其他专 业电机所在单位上海电器科学研究所（集团）有限公司身份证件身份证身份证件号系电-参加课题人数33人其中：高级 17 人，中级 15 人，初级 1 人，其他 人；博士 1 人，硕士 2 人，学士 24 人，其他 6 人。投入人月数 399 人月（本课题满月度工作量人员数）起始时间2007年 12月终止时间2010年8 月课题活动类型应用基础研究 应用开发 R产业化开发 其他所属技术领域能源 资源 环境 农业 材料 R制造业交通运输 信息产业与现代服务业 人口与健康城镇化与城市发展 公共安全与其他社会事业创新类型R原始创新 R集成创新 引进消化吸收再创新主要研究内容(100字以内)开展降低电机各项损耗技术的研究；冷轧硅钢片的选择，工艺参数选择以及影响电机加工质量的工艺技术研究；高效、超高效电机系列产品的开发；附加损耗测试新方法及装置研究；相应国家标准的制定以及参与制定国际标准。预期成果R专利 R技术标准 R新产品（或农业新品种） 新工艺R新装置 新材料 R计算机软件 R论文论著 R研究报告其他预期知识产权获得国外发明专利 项，国内发明专利 项，其他 项。预期技术标准制定国际标准 R国家标准 R行业标准 企业标准产学研联合R是 否经费预算1200万元，其中专项经费261万元。课题信息表填表说明1带的条目，请根据条目后所列选项，请在“”内打。2项目组织单位：指课题任务书的甲方单位，按公章的详细名称填写，不要填简称。代码请按所附代码表填写。3课题承担单位所在地：课题承担单位，指课题任务书的乙方。所在地只填到所在省、自治区、直辖市。代码按所附代码表填写。4课题承担单位性质，先按所列大类选项，代码请根据本单位的情况按所附代码表填写。5课题承担单位上级行政主管部门及代码，请根据承担单位上级行政主管单位的隶属情况填写。凡隶属于地方的，填写所隶属的省、自治区、直辖市科技厅（委）代码，凡隶属于国务院部委及其直属单位的，填写国务院部委代码请按所附代码表填写。6参加单位总数：包括承担单位、合作单位、协作单位在内的单位总数。7课题承担单位名称：请按公章的详细名称填写。地址应详细到县（区）、街（路）门牌号。8课题负责人：请按课题任务书填写。9课题组人数：包括课题负责人在内的参加该课题研究工作的所有人员。一、目标与任务（课题研究目标；课题研究内容及任务分解：要解决的主要技术难点和问题，技术方案和创新点等。）一课题研究目标1）完成符合IE2效率标准要求的高效率电动机系列产品的设计，运行效率从目前的87%提高到90%左右，效率提高3个百分点；2）完成符合IE3效率水平的超高效率电动机系列产品的设计，运行效率从目前的87%提高到92%左右，效率提高5个百分点；上述高效、超高效电机产品如果全部替换目前市场上电机，相当于全国年节电300亿千瓦时，这相当于三个装机容量200万千瓦的大型火电厂的年发电量，也相当于节省了1000万吨的标准煤。3）完成符合新的IEC60034-2-1标准要求的高效、超高效三相异步电机的效率测试设备，性能达到国际先进水平；4）完成高效、超高效电机产品的2项相关国家标准的制订，填补国内空白；5）将高效、超高效系列电机产品推广到20个主流生产厂家推广，投入生产后年产量可达到150万Kw。二课题研究内容及任务分解1. 课题研究内容及技术难点1）附加损耗与主要结构因素的关系及确定结构型式的基本原则：主要针对不同功率范围与极数的电机，研究三圆尺寸、气隙大小、槽斜度及槽型等因素对附加损耗的影响。2）绕组型式与损耗关系及绕组型式选择研究：研究既适合大批量生产又可以显著降低铜耗及附加损耗的新型绕组。3）转子制造过程工艺参数对附加损耗影响及确定工艺参数的基本原则研究：采用有利于降耗的转子外表面加工及铸铝工艺措施，以便减少转子表面损耗及导条间横向电流导致的损耗。确保加工同心度，避免转子磁路由于加工造成不对称而出现振动噪声及更多的谐波损耗。4）定子冷轧硅钢片冲剪工艺对损耗影响及相应降损措施应用研究：主要研究冷轧硅钢片冲压变形与铁耗的关系，尤其是小机座号的情况下，齿相对较窄，冲剪变形的影响较大，需研究相应的设计措施及相应的工艺措施（冲片退火工艺对损耗影响的研究）。5）高牌号的冷轧片与成本性能之间的协调：综合考虑性能、成本及综合设计措施后，冷轧片的牌号选择。6）降低通风损耗的风扇、风罩以及风路结构型式的研究，既要考虑冷却效果，又要考虑降低噪声与损耗。7）降低机械耗的措施的应用研究：采用更多的降低机械耗的措施，主要研究轴承配合关系的合理选择，进一步降低机械损耗。8）准确测试附加损耗装置的研制，研制达到IEC能效测试标准的试验装置。9）定子侧结构件有利于降低相关损耗的措施的研究：机座、端盖与绕组之间的间隙以及定子叠压方式与降低损耗的关系。10）谐波及附加损耗的时步有限元分析及试验研究。对超高效电机的谐波及附加损耗进行时步有限元仿真分析及模型机试验研究。针对不同的电机结构，分别建立有限元仿真模型，通过改变结构以及材料性能参数，寻求最佳设计方案。2. 技术方案将课题分解为主要技术难点研究及系列产品开发两阶段来进行。首先用一年左右的时间研究本课题组提出的主要技术难点，主要技术难点的研究将和有关学校、企业联合，共同对本课题涉及的主要技术难点进行攻关和突破。重点解决降低电动机各种损耗的关键工艺和设计技术，包括高效电机的结构设计及制造工艺、转子工艺参数、冲剪工艺、冲片模具设计，降低耗耗的绕组技术，降低风摩耗的风扇和通风系统设计、小电机制造工艺研究以降低附加损耗的研究等。然后用4个月的时间进行第二阶段系列产品开发设计、试制用技术文件编制工作。用810月的时间进行典型规格样机试制、设计调整及产品定型。用3个月的时间进行样机工业运行。系列产品的开发将与行业骨干厂共同进行，将关键技术的研究成果应用到系列产品的开发设计中，共同开发出高效率，超高效率电机两个系列，并进行典型规格样机试制及试验，在此基础上进行系列定型设计，试制定型后完成供生产使用的全套施工图和产品技术文件草案稿。测试系统的研究也是先用一年左右的时间进行关键技术的攻关研究，重点解决低不确定度电机测试方法、软件开发及系统设计。在测试方法解决的基础上，进行测试系统的系统电路设计及安装调试，并进行大量试验，以验证系统测试稳定性和测试数据的重复，可靠性。经过试运行，开发出可供工厂使用的测试系统。3. 创新点（1） 达到高效和超高效能效标准的电机新结构；（2）新的节能降耗绕组型式；（3）有利于降低转子铝耗和附加损耗的转子结构与工艺参数；（4）对损耗影响较小的定子冷轧硅钢片冲剪工艺；（5）选择冷轧硅钢片牌号的原则；（6）降低风摩耗的新技术；（7）降低机械损耗的新措施；（8）附加损耗测试结果准确性的影响因素及批量生产测试装置的研制。二、预期成果及考核指标（主要技术指标：如形成的知识产权、技术标准、新技术、新产品、新装置、论文专著等数量、指标及其水平等；主要经济指标：如技术及产品应用所形成的市场规模、效益等；项目实施中形成的示范基地、中试线、生产线及其规模等；人才队伍建设；其他应考核的指标。）一. 主要技术指标1. 知识产权发明专利2-3项，实用新型专利4-5项；2. 技术标准国家标准草案稿3项，包括2项产品标准，1项试验方法标准。同时代表我国参与有关高效、超高效电机的国际标准的制订。3. 新技术高效、超高效电机的设计技术、制造技术、测试技术；高效、超高效电机系列产品具体结构参数的优化设计和工艺技术；满足最新IEC标准的高效、超高效电机的测试技术。上述新技术均达到国内领先水平，部分达到国际先进水平个别达到国际领先水平。4. 新产品：高效、超高效三相异步电机系列产品及测试技术和设备 IE2效率水平的高效率三相异步电动机系列开发功率等级：0.75kW375kW；极数：2P、4P、6P效率指标：达到IEC60034-30标准的IE2等级，即系列平均值为90，比现在电动机的平均效率87提高近3。其他性能指标：达到国际同类产品先进水平。效率测试方法：按照IEC最新标准IEC60034-2-1所规定的测试方法，达到国际先进水平。提供供生产使用的全系列施工图，提出该系列产品的国标草案稿。申请专利2项以上。 IE3效率水平的高效率三相异步电动机系列功率等级：0.75kW375kW；极数：2P、4P、6P；效率指标：达到IEC60034-30标准的IE3等级，即系列平均值为91.5，比现在电动机的平均效率87提高近4.5，在IE2的基础上要提高1.5。其他性能指标：达到国际同类产品先进水平，目前只有美国有此类产品，欧洲，澳大利亚等正在研究开发，与该项目同步。预计完成时间也在2010年左右，所以，产品研究过程中通过与国外专家及公司的沟通和交流，可以同步研制出世界最先进水平的产品。效率测试方法：按照IEC最新标准IEC60034-2-1所规定的测试方法，达到国际先进水平。提供供生产使用的全系列施工图，提出该系列产品的国标草案稿。申请专利2项以上。该系列产品的开发是为了配合十大节能工程中所提出的目标，到2010年，电动机的能效水平平均由现在的87提高到9092。同时，该系列产品的水平是满足了IEC的最新能效分级及最新效率测试方法。IEC最新测试方法于2007年9月刚发布，所以，目前世界各国（美国除外，美国电机电压和频率等级也与我国不同）在满足IE2效率水平的电机开发上是同步，谁先开发出新的产品，谁先占有先机。5. 新装置试制“高效、超高效三相异步电动机试验系统”装置。该装置的主要技术指标：适合375kW以下 660V及以下三相异步电动机；额定电压及频率：380V 50/60Hz；系统主要测试元器件及测试仪表的精度0.2级以上；系统符合GB/T1032-2005三相异步电动机试验方法和IEC 6003421相关标准；系统符合IEEE112B多相感应电机试验方法试验项目：空载试验、效率、功率因数测定、温升试验、转矩转速特性曲线测定等。高效、超高效电机电压、电流和转矩转速微机实时测试系统，达到国际先进水平。6. 论文国际权威刊物发表论文1-2篇，国内中国电机工程学报等EI文献源1篇以上，其它核心期刊论文2篇以上。7. 软件一套高效、超高效电动机微机综合测试系统控制软件并软件登录。二. 主要经济指标从国内市场来看，我国中小型电动机2006年产量约1.5亿kW左右，且效率低下，造成巨大能源浪费。若采用并推广高效、超高效电机，运行效率可超过IE2、IE3能效等级水平，将从根本上改变这种能源浪费严重状况。对用户而言，高效超高效电机会给其带来可观的经济效益，因此对此种节能电机的需求较为迫切，随着国家支持及用户接受程度的提高，其需求量可望达到当前中小型电机年产量的1/4以上，即达到每年4000万kW左右，该产品预期的市场规模巨大。同时，作为电机出口大国，研制高效、超高效电机也为我国电机出口供应提供有力保障，在国际市场上创造可观的效益。 三. 项目实施中形成的示范基地、中试线、生产线及其规模1. 项目所形成示范性生产基地的规模参与本课题的河北电机股份有限公司、山东华力电机集团有限公司、西安西玛电机（集团）有限公司、浙江金龙电机股份有限公司、江门市江晟电机厂有限公司、威灵清江电机有限公司等均是行业内中小型电机生产的骨干企业，目前也是以Y系列、Y2系列三相异步电动机为主导产品，一旦参加本课题，就可作为行业内高效、超高效电机生产的示范基地，获得本课题的关键技术及全套图纸，依托企业自身的优势，迅速批量生产，从而形成一批具有一定生产规模和竞争力的厂家。2. 项目所形成的测试基地规模课题参加单位上海电科电机科技实业有限公司与华北电力大学将主要负责高效率电机测试设备的研制工作，该项目完成后，有关高效、超高效率电机的测试技术可以达到IEC最新标准，填补国内该项空白，并且推出与之配套的测试装置和设备，进而形成具有一定的中试生产能力及规模的生产厂家。预计本课题完成后，高效、超高效电机设计制造技术以及测试技术可能推广同行业2030家企业，并逐步推广至整个电机行业。四人才队伍建设经过多年的发展，申请单位和主要合作单位在本领域已经形成了一支具有较高能力和水平的科技队伍，为本课题的开展提供了较好的人才队伍条件。通过本课题的研究，为申请单位以及参与课题的科研院校培养高层次的工程技术研发队伍,预计68人，项目研发及产业化的管理人才810人；同时为参与课题的各企业培养行业内高水平的技术负责人与骨干人才1015人；为申请单位以及参与课题的科研院校培养高层次的工程技术研发队伍以及项目研发及产业化的管理人才；同时为参与课题的各企业培养行业内高水平的技术负责人与骨干人才；形成一批对国内研发高效电机有指导作用（设计、工艺、测试）的高层次工程技术专家队伍，预计1520人；为高校培养博士生23名。五其他应考核的指标（无）三、课题年度计划及年度目标年度目标考核指标2008年1月6月1 完成高效、超高效电机系列产品基本设计原则及总体设计方案研究；2 开展高效、超高效电机的设计技术及关键制造技术研究；3 开展高效、超高效系列电机效率测试方法的研究。1 完成相关基础技术研究，完成项目技术任务书；2 初步确定测试系统的技术指标和技术难点，并提出解决方案。2008年7月2009年6月1 完成高效、超高效电机的设计技术及关键制造技术研究；2 完成高效、超高效系列电机效率测试方法的研究；3 开展高效、超高效系列电机效率测试设备研制。1 完成高效、超高效电机系列产品试制用技术图样和编制试制用技术条件和工艺文件；2 确定样机试制企业的分工，明确样机试制任务。2009年7月12月1 完成高效、超高效系列电机效率测试设备研制；2 开展高效、超高效系列电机样机试制工作；3 开展高效、超高效系列电机国标草案稿的研究。2010年1月6月1 完成高效、超高效系列电机样机试制工作；2 完成高效、超高效系列电机国标草案稿的研究。1 完成试制总结报告；2 完成2项产品标准草案稿。17四、课题经费来源与支出预算单位：万元（保留两位小数）序号预算科目名称合计专项经费自筹经费1一、经费支出1200.00261.00939.0021设备费220.00130.0090.003（1）购置设备费90.00/90.004（2）试制设备费130.00130.00/5（3）设备改造与租赁费0.000.000.0062材料费347.00/347.007 3测试化验加工费286.00/286.0084燃料动力费166.00/166.0095差旅费30.0030.00/106会议费25.0025.00/117国际合作与交流费30.0030.00/128出版/文献/信息传播/知识产权事务费18.0018.00/139劳务费50.00/50.001410专家咨询费12.0012.00/1511管理费16.0016.00/1612/1713/18二、经费来源191申请从专项经费获得的资助261.00261.00/202自筹经费来源939.00/939.0021 （1）其他财政拨款0.000.000.0022 （2）单位自有货币资金80.00/80.0023 （3）其他资金859.00/859.00五、课题的承担单位、参加单位及主要研究人员课题承担单位：上海电器科学研究所（集团）有限公司主要参加单位：华北电力大学河北电机股份有限公司山东华力电机集团股份有限公司西安西玛电机（集团）有限公司浙江金龙电机股份有限公司江门市江晟电机厂有限公司威灵清江电机有限公司上海电科电机实业有限公司课题负责人姓 名性别年龄职务职称业务专业为本课题工作时间（%）所在单位李秀英女45教授级高工电机80上海电器科学研究所(集团)有限公司主要研究人员陈伟华男54教授级高工电机20上海电科电机实业有限公司刘晓芳女47教授电机与电器30华北电力大学张凤女47高工电机20上海电器科学研究所(集团)有限公司葛荣长男56高工电机60上海电器科学研究所(集团)有限公司顾德军男35工程师电气40上海电科电机实业有限公司吴艳红女30工程师电机与电器40上海电器科学研究所(集团)有限公司陈琳女40工程师机械设计30上海电器科学研究所(集团)有限公司李安进男34总工/高工电机40西安西玛电机（集团）有限公司虞维廉男62教授级高工电机33河北电机股份有限公司张文斌男48高工/技术副总电机30山东华力电机集团股份有限公司刘 权男68总工/高工电机40江门市江晟电机厂有限公司曹洪涛男41总经理助理电机50威灵清江电机有限公司崔学深男35副教授电机与电器20华北电力大学王昊男36讲师电机与电器30华北电力大学吴小夫男45副总经理/工程师电机40浙江金龙电机股份有限公司张涤华男71高工电器20上海电科电机实业有限公司王传军男36工程师电器80上海电科电机实业有限公司陈小红女35工程师软件80上海电科电机实业有限公司六、任务书签订各方签章项目组织单位（甲方）： 负责人（签字）： （公 章）年 月 日课题承担单位（乙方）：课题负责人（签字）： （公 章） 年 月 日资金等匹配条件落实保证方乙方主管部门或地方科技厅（科委）： （公 章）负责人（签字）： 年 月 日科技部核准意见科