Технология электромашиностроения

ТЕХНОЛОГИЯ 
ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИЯ

М.Ю. СИБИКИН
Ю.Д. СИБИКИН

Рекомендовано
в качестве учебного пособия для учебных заведений, 
реализующих программу 
среднего профессионального образования
по специальности 15.02.08 «Технология машиностроения»

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2-е издание, переработанное и дополненное

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я723
 
С34

Сибикин М.Ю.
Технология электромашиностроения : учебное пособие / М.Ю. Сибикин, Ю.Д. Сибикин. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2022. — 352 с. — (Cреднее профессиональное образование). – DOI 10.12737/textbook_593908e06c7a67.70076983.

ISBN 978-5-16-012566-4 (print)
ISBN 978-5-16-105902-9 (online)

В книге в доступной форме и достаточно подробно рассмотрены общие вопросы технологии производства электрических машин. Изложены технологические процессы механической обработки основных деталей электродвигателей, штамповки и сборки магнитопроводов, изготовления и укладки катушек 
роторов, статоров и якорей, а также сборки и испытания отдельных сборочных 
единиц и в целом электродвигателей переменного и постоянного тока. Рассмотрен опыт типового проектирования обмоточно-изолировочных участков. 
Технологические процессы изложены применительно к электродвигателям 
наиболее распространенных серий, выпускаемых предприятиями электротехнических холдингов и концернов России.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего образования последнего поколения.
Для учащихся средних профессиональных учебных заведений. Может быть 
полезна в работе ИТР электромашиностроительных предприятий.

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я723

С34

А в т о р ы:
Сибикин Михаил Юрьевич, инженер, главный технолог научно-технического центра «Оптим» электротехнической промышленности;
Сибикин Юрий Дмитриевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, директор научной части «Гипронииэлектро»

Р е ц е н з е н т:
Черненко Л.Н., доктор технических наук, профессор

ISBN 978-5-16-012566-4 (print)
ISBN 978-5-16-105902-9 (online)

© Сибикин М.Ю., Сибикин Ю.Д., 2009
© Сибикин М.Ю., Сибикин Ю.Д., 2017,
с изменениями

Предисловие

Электромашиностроительные заводы выпускают различные 
электрические машины — от микродвигателей до генераторов 
мощностью в сотни тысяч киловатт, которые отличаются по конструкции и технологии изготовления. Однако наиболее массовой 
продукцией большинства заводов являются электрические машины 
средней мощности, изучение технологии изготовления которых 
предусмотрено программой курса «Технология и оборудование 
электротехнических изделий» для учащихся электромеханических 
техникумов.
Детали электрических машин можно разделить на два вида:  
активные части (коллекторы, обмотки и шихтованные сердечники) 
и механические или конструктивные части (станины, подшипниковые щиты, валы и др.).
Специалисты-электромеханики работают на электромашиностроительных заводах в качестве конструкторов и технологов. Конструкцию электрической машины в целом создают конструкторы. 
Технологи имеют дело только с активными частями машины. Производством в цехах горячей и механической обработки металлов 
заняты сотрудники других специальностей. Поэтому в настоящем 
пособии подробно рассмотрены вопросы технологии изготовления 
активных частей электрических машин. При этом учтено, что студентами изучены дисциплины «Технология металлов», «Детали 
машин» и др.
При составлении пособия главное внимание уделено принципам построения технологических процессов и путям их развития. 
Такая структура учебного пособия имеет большое значение для педагогического процесса, обеспечивая лучшее восприятие материала.
Авторы выражают благодарность доктору технических наук, 
профессору А.Н. Черненко за ряд ценных замечаний, сделанных им 
при рецензировании рукописи.

Введение

Электротехническая промышленность играет важную роль в решении задач электрификации, технического перевооружения всех 
отраслей промышленности, механизации, автоматизации и интенсификации производственных процессов.
В любой отрасли промышленности электрическая энергия является не только основным средством электроснабжения, но и крупнейшим фактором технического прогресса.
Металлургия достигла высокого технического уровня именно 
на базе применения электротехники, в частности электрических 
машин, являющихся самым важным и массовым элементом электроустановок. Доменные и мартеновские печи, конверторы, прокатные и транспортные механизмы металлургических заводов обслуживаются теперь электрическими машинами широкого диапазона 
мощностей с полностью автоматизированным управлением. Современные сверхмощные реверсивные прокатные станы приводятся 
в движение двигателями постоянного тока мощностью до 10 000 кВт 
и управляются одним человеком.
Наиболее быстрое и решающее развитие химического производства стало возможным в результате применения специальных 
машин постоянного тока с силой тока несколько десятков тысяч 
ампер для целей электролиза.
Угольная, нефтяная и газовая промышленности получили современное развитие благодаря применению электробуровых двигателей, электровозной откатки, электрифицированного шахтного 
подъема и, наконец, угольных комбайнов, оборудованных электрическими двигателями специального исполнения.
Экономическая целесообразность и удобство эксплуатации обусловили широкое применение электрических машин для транспорта (электровозы, трамваи, троллейбусы, электробусы).
Электрификация промышленного наземного и подземного 
транспорта, а также городских и магистральных дорог потребовала 
значительного расширения производства различных типов тяговых 
электромашин, удовлетворяющих ряду специфических требований 
транспорта.
Массовое применение электрических машин для привода производственных механизмов в промышленности и сельском хозяйстве 
становится все более повсеместным. Электропривод теперь все чаще 
выполняет роль не только источника механической энергии, но и ор

гана управления и регулирования механизмов, что обусловливает 
повышение производительности и качества продукта производства. 
Широкое использование электропривода в промышленности облегчает труд рабочих. Около 70% производимой электрической энергии 
превращается в механическую работу. Существуют такие производственные процессы, которые принципиально не могут быть выполнены ручным человеческим трудом.
Установленная электрическая мощность отдельных предприятий 
в настоящее время достигает 3 млн кВт, а число электрических 
машин на них — 100 тыс. шт. Годовое потребление электроэнергии 
на отдельных предприятиях превышает 5 млрд кВт ⋅ ч. За каждые  
20 лет производство и потребление электроэнергии в мире увеличивается примерно в 2 раза. Рост производительности труда, развитие 
энергоемких электротехнологических процессов, реализация мероприятий по охране окружающей среды, внедрение прогрессивных 
технологий приведет в период 2017—2030 гг. к дальнейшему повышению энерговооруженности предприятий.
В этих условиях правильная организация технологии производства электрических машин становится весьма сложным и ответственным делом, так как любая ошибка при их изготовлении может 
привести к значительному материальному ущербу при эксплуатации, 
выводу из строя дорогостоящего оборудования, большим потерям 
продукции, нерациональному использованию электроэнергии.
В настоящее время перед отечественной электротехнической 
промышленностью стоит задача создания новых образцов электрических машин, совершенных в эксплуатации и дешевых по стоимости, создания специальных типов высокоскоростных, высокочастотных машин, а также ряда специализированных, автоматически 
регулируемых электроприводов.
Решение этих задач возможно только при наличии кадров, вооруженных глубокими техническими знаниями, обладающих 
большой творческой фантазией и способных к смелым техническим решениям.
В предлагаемом учебном пособии перед учащимися стоит задача 
научиться творчески применять на практике полученные знания 
в области электротехники и электрических машин, овладеть основами технологии производства электрических машин и проектирования типовых современных обмоточно-изолировочных участков.

Глава 1 
Общие ВОПрОсы технОлОГии 
электрОмашинОстрОения

1.1. ОснОВные ПОнятия и ПОлОжения

1.1.1. Основные технологические  
термины и определения
Применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области технологических процессов 
изготовления изделий машиностроения установлены ГОСТ 
3.1109—82*. Термины, предусмотренные стандартом, обязательны 
для применения в документации всех видов, научно-технической, 
учебной и справочной литературе.
На заводе производственный процесс складывается из совокупности действий людей и работы машин, в результате чего из материалов и полуфабрикатов получают готовую продукцию. В соответствии с ГОСТ 3.1109—82* технологическим процессом называют 
часть производственного процесса, содержащую целенаправленные 
действия по изменению и (или) определению состояния предмета 
труда (изменение размеров, формы, свойств обрабатываемого материала или сборка деталей и сборочных единиц в готовое изделие).
Технологический процесс разделяют на операции. Операция 
в свою очередь состоит из переходов, установов, позиций и рабочих 
приемов.
Операция — часть технологического процесса обработки одной 
или нескольких деталей, выполняемая на одном рабочем месте 
одним рабочим или бригадой непрерывно до перехода к обработке 
следующей детали (деталей).
Переход — часть операции, в процессе которой обрабатывают 
одну или одновременно несколько поверхностей при неизменных 
инструменте и режиме обработки. Для снятия с обрабатываемой 
поверхности большого слоя металла переход разделяют на проходы.
Проход — часть перехода, связанная со снятием одного слоя металла с обрабатываемой поверхности. Режим обработки и рабочий 
инструмент при проходе также не изменяются (изменение глубины 
резания не рассматривается как изменение режима обработки).

Операция и переход — основные элементы технологического 
процесса; их содержание записывают в карту технологического 
процесса. На операцию рабочему устанавливают норму времени.
Операцию можно выполнять за один или несколько установов.
Установ — часть операции, выполняемая при одном закреплении детали на станке.
В качестве примера рассмотрим два варианта возможной токарной обработки валов электродвигателей.
Первый вариант. Установив вал в центры станка, обрабатывают 
ступени одного его конца, затем, перевернув и перекрепив вал, обрабатывают ступени другого его конца.
Второй вариант. У всей партии валов поочередно обрабатывают 
ступени одного конца, затем также поочередно обрабатывают ступени другого конца.
В первом варианте обработка валов произведена в одну операцию, но за два установа. Во втором варианте вся партия валов 
обработана за две операции с одного установа в каждой из них.
Если закрепленная деталь перемещается вместе с приспособлением в другое положение для обработки другим инструментом или 
других поверхностей, то операция состоит из нескольких позиций 
(например, обработка подшипниковых щитов электродвигателей 
на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах).
Позиция — часть операции, выполняемая при неизменном положении обрабатываемой детали относительно рабочих органов 
станка.
При определении расчетной нормы времени возникает необходимость деления операции на еще более мелкие части — рабочие 
приемы.
Рабочий прием — законченное действие рабочего при выполнении операций (например, включение механической подачи, поворот резцедержателя, остановка станка и т.п.).
Цикл технологической операции — интервал календарного времени от начала до конца периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовленных или ремонтируемых изделий.
Такт выпуска — интервал времени, через который периодически 
производится выпуск изделий или заготовок определенных наименований, типоразмера и исполнения.
Ритм выпуска — количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых 
в единицу времени.

Технологический режим — совокупность значений параметров 
технологического процесса в определенном интервале времени 
(к параметрам технологического процесса относят скорость резания, 
подачу, глубину резания, температуру нагрева или охлаждения 
и т.д.).
Обрабатываемая поверхность — поверхность, подлежащая воздействию в процессе обработки.
Технологическая база — поверхность, сочетание поверхностей, 
ось или точка, используемые для определения положения предмета 
труда в процессе изготовления.
Припуск — слой материала, удаляемый с поверхности заготовки 
в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.
Обработка — действие, направленное на изменение свойств 
предмета труда при выполнении технологического процесса.
Механическая обработка — обработка резанием или давлением.
Черновая обработка — обработка, в результате которой снимается основная часть припуска.
Чистовая обработка — обработка, в результате которой достигаются заданные точность размеров и шероховатость обрабатываемых 
поверхностей.
Технологический документ — графический или текстовый документ, который отдельно или в совокупности с другими документами определяет технологический процесс или операцию изготовления изделия.
Комплекс процедур, необходимых для подготовки и утверждения технологического документа в соответствии с порядком, 
установленным на предприятии, называют оформлением технологического документа.
Операционное описание технологического процесса — полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов.
Маршрутно-операционное описание технологического процесса — 
сокращенное описание технологических операций в маршрутной 
карте в последовательности их выполнения.
В зависимости от количества и номенклатуры выпускаемых предприятием изделий и их трудоемкости машиностроительные производства разделяют на три типа: массовое; серийное; индивидуальное, 
или единичное. Каждому типу производства присущи свои организация производства и характер технологических процессов.
Массовым производством называют производство однотипных 
изделий, выпускаемых в больших количествах в течение сравни

тельно длительного времени. Для массового производства характерно применение для обработки деталей специальных станков, 
станков-полуавтоматов и автоматов, а также автоматических линий. 
Оборудование в цехах в данном случае устанавливают по потоку, 
т.е. по ходу технологического процесса. За каждым станком, как 
правило, закрепляют выполнение одних и тех же операций.
Станки оснащают высокопроизводительными быстродействующими приспособлениями, специальным и комбинированным режущим инструментом.
Для проверки деталей применяют измерительные приспособления, различные калибры и шаблоны. Сборку изделий производят на конвейерно-поточных линиях.
В качестве примера массового производства можно привести 
обработку валов электрических машин на автоматических линиях, 
подшипниковых щитов на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах.
Серийное производство — это такое производство, при котором 
изготовление изделий производится в течение месяца, квартала, 
периодически повторяющимися партиями (сериями).
В зависимости от величины партии серийное производство подразделяют на мелко-, средне- и крупносерийное.
По методам изготовления изделий мелкосерийное производство 
тяготеет к индивидуальному, а крупносерийное — к массовому 
производству.
При серийном производстве применяют универсальное, специальное, специализированное оборудование, станки-автоматы.
За каждым станком закрепляют выполнение одной или нескольких операций. Универсальные станки оснащают специальными приспособлениями, превращающими их в специализированные станки.
Режущий и измерительный инструмент применяется специальный и универсальный. В последнее время с целью приближения 
методов обработки изделий, присущих массовому производству, 
в серийном производстве все более широкое применение находят 
групповая обработка деталей и универсально-сборные приспособления (УСП).
Индивидуальное, или единичное, производство — это такое производство, при котором изделия изготовляют в одном или нескольких 
экземплярах, при этом выпуск их в дальнейшем не повторяется или 
повторяется через неопределенные длительные промежутки времени.

Заготовки для изготовления деталей электрических машин получают литьем, ковкой, штамповкой, сваркой, прессованием, прокаткой, волочением. Заготовки бывают металлические и неметаллические. Неметаллические заготовки в основном получают 
из пластмасс (синтетических веществ органического происхождения) методом литья, прессования и выдавливания.

1.1.2. Общая характеристика электрических машин
Электрические машины постоянного тока. Машины постоянного 
тока (генераторы и двигатели) изготовляют для самых различных 
областей техники, но особенное распространение они нашли:
 
• в металлургии в качестве двигателей и генераторов в прокатных 
станах, приводов рольгангов, механизмов доменных и мартеновских цехов;
 
• в крановых и подъемных устройствах;
 
• в электрической тяге — тяговые электродвигатели (электрическая железная дорога, трамвай, троллейбус).
Машины постоянного тока широко применяют также как:
 
• возбудители турбо- и гидрогенераторов переменного тока;
 
• дизель-генераторы;
 
• нормальные (серийные) генераторы и двигатели общего применения;
 
• специальные машины — генераторы для электролиза и гальванических покрытий, сварочные генераторы, двигатели и генераторы для обслуживания специальных механизмов, электромашинные усилители, преобразователи и т.п.
В зависимости от области применения машины может изменяться и ее конструктивный тип.
Электрическая машина постоянного тока (рис. 1.1) характеризуется следующими основными данными: мощностью (Вт, кВт); напряжением (В, кВ); силой тока (А); частотой вращения вала (с-1); 
типом выполнения (закрытый, защищенный, открытый); графиком 
и характером нагрузки (продолжительная, кратковременная, повторно-кратковременная); пределами регулирования напряжения 
и тока; типом возбуждения (параллельное, последовательное, смешанное) (табл. 1.1).
Машины постоянного тока имеют самую разнообразную мощность — от долей киловатта до нескольких тысяч киловатт. Маломощные машины относятся к области техники точного электромашиностроения и по конструктивному исполнению в значительной 
мере выходят за пределы нормальных соотношений. Крупные машины изготовляют обычно для привода мощных прокатных станов 
и питания приводных двигателей.

4

1

2

3

5
6
7

рис. 1.1. Машина постоянного тока:

1 — станина; 2 — подшипниковый щит; 3 — щеткодержатель; 4 — индуктор;  
5 — сердечник индуктора; 6 — сердечник якоря; 7 — обмотка якоря

Таблица 1.1

Формулы для определения основных параметров  
машин постоянного тока

Наименование  
величин
Формула
Принятые  
обозначения

Мощность, кВт
P
UI
=
⋅
1
3
0
I — ток машины, А;  
U — внешнее напряжение, В

Токи генератора 
и двигателя, А

I
I
i

I
I
i

г
а
в

дв
а
в

=

=
+

;
Iа — ток якоря, А;  
iв — ток параллельной 
обмотки возбуждения, А

Внешнее  
напряжение, В

U
E
I
R

U
E
I
R

г
а
а

дв
а
а

=

=
+

∑
∑

;
∑Rа — сумма сопротивлений якорной цепи, Ом; 
Е — ЭДС машины, В