电机 词条

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直线电机
　　机床上传统的“旋转电机 + 滚珠丝杠”进给传动方式，由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高，已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。直线电机将电能直接转换成直线运动机械能，不需要任何中间转换机构的传动装置。具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高、行程长度不受限制等优点。在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

　　1、高速响应
　　由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

　　2、精度
　　直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

　　3、动刚度高由于“直接驱动”，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

　　4、速度快、加减速过程短
　　由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进给速度（要求达60～100M/min 或更高）当然是没有问题的。也由于上述“零传动”的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g(g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

　　5、行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
　　
　　6、运动动安静、噪音低。由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

　　7、效率高。由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

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直线电机
　　机床上传统的“旋转电机 + 滚珠丝杠”进给传动方式，由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高，已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。直线电机将电能直接转换成直线运动机械能，不需要任何中间转换机构的传动装置。具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高、行程长度不受限制等优点。在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

　　1、高速响应
　　由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
　　
　　2、精度
　　直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

　　3、动刚度高由于“直接驱动”，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

　　4、速度快、加减速过程短
　　由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进给速度（要求达60～100M/min 或更高）当然是没有问题的。也由于上述“零传动”的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g(g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

　　5、行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

　　6、运动动安静、噪音低。由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

　　7、效率高。由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

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基本结构
一、三相异步电动机的结构，由定子、转子和其它附件组成。
（一）定子（静止部分）
1、定子铁心
　　作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
　　构造：定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。
　　定子铁心槽型有以下几种：
　　半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。 　　　半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。
　　开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。

2、定子绕组
　　作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
　　构造：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
　　定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。
　　1）对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。
　　2）相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。
　　3）匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。
　　电动机接线盒内的接线：
　　电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。

3、机座
　　作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。
　　构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。

（二）转子（旋转部分）
1、三相异步电动机的转子铁心：
　　作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
　　构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

2、三相异步电动机的转子绕组
　　作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
　　构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。
　　1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
　　2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。
　　特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。

（三）三相异步电动机的其它附件
1、端盖：支撑作用。
2、轴承：连接转动部分与不动部分。
3、轴承端盖：保护轴承。
4、风扇：冷却电动机。

二、直流电动机采用八角形全叠片结构，不仅空间利用率高，而且当采用静止整流器供电时，能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组，适用于需要正、反 电动机转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100～280mm的电动机无补偿绕组，但中心高250mm、280mm的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高315～450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500～710mm的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准，电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。

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检查方法
起动前的检查方法：
1、新的或长期停用的电机，使用前应检查绕组间和绕组对地绝缘电阻。通常对500V以下的电机用500V绝缘电阻表；对500-1000V的电机用1000V绝缘电阻表；对1000V以上的电机用2500V绝缘电阻表。绝缘电阻每千伏工作电压不得小于1MΩ，并应在电机冷却状态下测量。
2、检查电机的外表有无裂纹，各紧固螺钉及零件是否齐全，电机的固定情况是否良好。
3、检查电机传动机构的工作是否可靠。
4、根据铭牌所示数据，如电压、功率、频率、联结、转速等与电源、负载比较是否相符。
5、检查电机的通风情况及轴承润滑情况是否正常。
6、扳动电机转轴，检查转子能否自由转动，转动时有无杂声。
7、检查电机的电刷装配情况及举刷机构是否灵活，举刷手柄的位置是否正确。
8、检查电机接地装置是否可靠。

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行业标准
GB/T 1993-1993 旋转电机冷却方法
GB 20237-2006 起重冶金和屏蔽电机安全要求
GB/T 2900.25-2008 电工术语 旋转电机
GB/T 2900.26-2008 电工术语 控制电机
GB 4831-1984 电机产品型号编制方法
GB 4826-1984 电机功率等级
JB/T 1093-1983牵引电机基本试验方法

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主要用途
1、伺服电动机
　　伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。
　　伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。直流伺服电动机从结构上讲，就是小功率的直流电动机，其励磁多采用电枢控制和磁场控制，但通常采用电枢控制。

2、步进电动机
　　步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。
　　除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

3、力矩电动机
　　力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。

4、开关磁阻电动机
　　开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。

5、无刷直流电动机
　　无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。

6、直流电动机
　　直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

7、异步电动机
　　异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。
　　在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

8、同步电动机
　　同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

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保养方法
　　专业电机保养维修中心电机保养流程：清洗定转子--更换碳刷或其他零部件--真空F级压力浸漆--烘干--校动平衡。

　　1、使用环境应经常保持干燥，电动机表面应保持清洁，进风口不应受尘土、纤维等阻碍。
　　2、当电动机的热保护连续发生动作时，应查明故障来自电动机还是超负荷或保护装置整定值太低，消除故障后，方可投入运行。
　　3、应保证电动机在运行过程中良好的润滑。一般的电动机运行5000小时左右，即应补充或更换润滑脂，运行中发现轴承过热或润滑变质时，液压及时换润滑脂。更换润滑脂时，应清除旧的润滑油，并有汽油洗净轴承及轴承盖的油槽，然后将ZL-3锂基脂填充轴承内外圈之间的空腔的1/2（对2极）及2/3（对4、6、8极）。
　　4、当轴承的寿命终了时，电动机运行的振动及噪声将明显增大，检查轴承的径向游隙达到下列值时，即应更换轴承。
　　5、拆卸电动机时，从轴伸端或非伸端取出转子都可以。如果没有必要卸下风扇，还是从非轴伸端取出转子较为便利，从定子中抽出转子时，应防止损坏定子绕组或绝缘。
　　6、更换绕组时必须记下原绕组的形式，尺寸及匝数，线规等，当失落了这些数据时，应向制造厂索取，随意更改原设计绕组，常常使电动机某项或几项性能恶化，甚至于无法使用。

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保护器
　　电机保护器的作用是给电机全面的保护，在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心时，予以报警或保护的装置。

电机保护常识
1、电机比过去更容易烧毁：由于绝缘技术的不断发展，
　　在电机的设计上既要求增加出力，又要求减小体积，使新型电机的热容量越来越小，过负荷能力越来越弱；再由于生产自动化程度的提高，要求电机经常运行在频繁的起动、制动、正反转以及变负荷等多种方式，对电机保护装置提出了更高的要求。另外，电机的应用面更广，常工作于环境极为恶劣的场合，如潮湿、高温、多尘、腐蚀等场合。所有这些，造成了电机更容易损坏，尤其是过载、短路、缺相、扫膛等故障出现频率最高。

2、传统的保护装置保护效果不甚理想：传统的电机保护装置以热继电器为主，但热继电器灵敏度低、误差大、稳定性差，保护不可靠。事实也是这样，尽管许多设备安装了热继电器，但电机损坏而影响正常生产的现象仍普遍存在。

3、电机保护的发展现状：电机保护器已由过去的机械式发展为电子式和智能型，可直接显示电机的电流、电压、温度等参数，灵敏度高，可靠性高，功能多，调试方便，保护动作后故障种类一目了然，既减少了电机的损坏，又极大方便了故障的判断，有利于生产现场的故障处理和缩短恢复生产时间。另外，利用电机气隙磁场进行电机偏心检测技术，使电机磨损状态在线监测成为可能，通过曲线显示电机偏心程度的变化趋势，可早期发现轴承磨损和走内圆、走外圆等故障，做到早发现，早处理，避免扫膛事故发生。

4．保护器选择的原则：合理选用电机保护装置，实现既能充分发挥电机的过载能力，又能免于损坏，从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选择应综合考虑电机的本身的价值、负载类型、使用环境、电机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素，力争做到经济合理。

4、理想的电机保护器：理想的电机保护器不是功能最多，也不是所谓最先进的，而是应该满足现场实际需求，做到经济性和可靠性的统一，具有较高的性能价格比。根据现场的实际情况合理地选择保护器的种类、功能，同时考虑保护器安装、调整、使用简单方便，更重要的是要选择高质量的保护器。

保护器的选型
选型基本原则：
　　市场上电机保护产品未有统一标准，型号规格五花八门。制造厂商为了满足用户不同的使用需求派生出很多的系列产品，种类繁多，给广大用户选型带来诸多不便；用户在选型时应充分考虑电机保护实际需求，合理选择保护功能和保护方式，才能达到良好的保护效果，达到提高设备运行可靠性，减少非计划停车，减少事故损失的目的。

选型的基该方法：
1、与选型有关的条件
1）电机参数：要先了解电机的规格型号、功能特性、防护型式、额定电压、额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这些内容基本能给用户正确选择保护器提供了参考依据。
2）环境条件：主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。
3）电机用途：主要指拖动机械设备要求特点，如风机、水泵、空压机、车床、油田抽油机等不同负载机械特性。
4）控制方式：控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运行、生产线集中控制等情况。启动方式有直接、降压、星角、频敏变阻器、变频器、软起动等。
5）其他方面：用户对现场生产监护管理情况，非正常性的停机对生产影响的严重程度等。
与保护器的选用相关的因素还有很多，如安装位置、电源情况、配电系统情况等；还要考虑是对新购电机配置保护，还是对电机保护升级，还是对事故电机保护的完善等；还要考虑电机保护方式改变的难度和对生产影响程度；需根据现场实际工作条件综合考虑保护器的选型和调整。

2、电机保护器的常见类型
1）热继电器：普通小容量交流电机，工作条件良好，不存在频繁启动等恶劣工况的场合；由于精度较差，可靠性不能保证，不推荐使用。
2）电子型：检测三相电流值，整定电流值采用电位器或拔码开关，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等，故障类型采用指示灯显示，运行电量采用数码管显示。
3）智能型：检测三相电流值，保护器使用单片机，实现电机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据电机具体情况在现场对各种参数修正设定；采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，如ModBUS、ProfiBUS等，价格相对较高，用于较重要场合；高压电机保护均采用智能型保护装置。
4）热保护型：在电机中埋入热元件，根据电动机绕组的温度进行保护，保护效果好；但电机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电机堵转时温度急剧上升时，由于测温元件的滞后性，导致电机绕组受损。
5）磁场温度检测型：在电机中埋入磁场检测线圈和测温元件，根据电机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。

3、保护器类型的选择
1）对于工作条件要求不高、操作控制简单，停机对生产影响不大的单机独立运行电机，可选用普通型保护器，因普通型保护器结构简单，在现场安装接线、替换方便，操作简单，具有性价比高等特点。
2）对于工作条件恶劣，对可靠性要求高，特别是涉及自动化生产线的电动机，应选用中高档、功能较全的智能型保护器。
3）对于防爆电机，由于轴承磨损造成偏心，可能导致防爆间隙处摩擦出现高温，产生爆炸危险，应选择磨损状态监测功能。对于大容量高压潜水泵等特殊设备，由于检查维护困难，也应选择磨损状态监测功能，同时监测轴承的温度，避免发生扫膛事故造成重大经济损失。
4）应用于有防爆要求场所的保护器，要根据应用现场的具体要求，选用相应的防爆型保护器，避免安全事故发生。

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常见故障
　　在家用电器设备中，如电扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机、吸尘器等，其工作动力均采用单相交流电动机。这种电动机结构较简单，因此有些常见故障可在业余条件下进行修复。
　　电动机通电后不启动，电动机转速慢而无力，电动机外壳带电，电动机运转时温升加剧，电动机运行噪声大，机身过热。

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能效提升
　　工业和信息化部 国家质量监督检验检疫总局关于组织实施电机能效提升计划（2013-2015年）的通知
　　工信部联节[2013]226号各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门、质量技术监督局，有关中央企业：为贯彻落实“十二五”节能[1] 减排规划和工业节能“十二五”规划，提高电机能效，促进电机产业升级，工业和信息化部、质检总局组织编制了《电机能效提升计划（2013-2015年）》，现印发给你们。有关组织实施工作要求如下：
　　一、抓紧组织制定电机系统节能改造计划
各地区要组织工业企业对照电机能效提升计划淘汰路线图，开展自查摸底（参照附件2），指导重点企业制定2013-2015年电机系统节能改造及淘汰落后方案，支持企业优先选用高效电机替换低效电机，对电机与拖动设备进行匹配性改造。年耗电1000万千瓦时及以上的重点企业（各地可根据实际扩大重点企业范围）要按要求填报电机系统节能改造计划表（见附件3），报省级工业和信息化主管部门进行审查、汇总和存档。请各省级工业和信息化主管部门于9月底前，将电机系统能效提升计划汇总表（附件4）报工业和信息化部。各级工业和信息化主管部门要加强监督检查，对自查不认真、节能改造方案不明确的企业进行重点检查，指导企业按要求制定三年改造及淘汰落后方案。
二、认真组织电机生产企业执行强制性能效标准
各地区要组织本行政区内电机生产企业对照《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》国家标准(GB18613-2012)进行自查，按照2013年底前电机产品全部达标的总体要求，指导企业制定达标计划并加快组织实施。电机生产企业应填报电机生产企业基本情况自查表（见附件5）并报省级工业和信息化、质量技术监督主管部门。各省级工业和信息化、质量技术监督主管部门应于8月底前将电机生产企业达标计划汇总表（附件6）报工业和信息化部、质检总局。2013年年底前，工业和信息化部、质检总局将组织对执行能效标准和标识情况开展专项核查，对不达标的企业，将采取公开曝光等处罚措施。
　　三、编制电机高效再制造试点方案
上海市、安徽省、陕西省、湖南省、江西省等省市，要加快编制电机高效再制造试点工作方案。试点方案要围绕建设规范化的废旧电机回收体系、培育规模化的电机高效再制造示范工程、提高再制造技术水平、加强再制造产品质量控制等重点工作，确定目标任务，制定具体举措，明确支持政策，强化保障措施。请上述地区将试点工作方案于2013年9月底前报工业和信息化部。
　　四、推荐一批先进适用的电机技术
各级工业和信息化主管部门要积极推荐高效电机设计、控制及电机系统匹配等领域的先进适用技术，组织本地电机生产企业、节能服务公司等，填报高效电机及电机系统先进适用技术申报表（见附件7），由省级工业和信息化主管部门对申报材料进行初审并出具审查意见后，于8月20日前将相关材料报工业和信息化部。工业和信息化部将筛选编制电机能效提升先进技术目录，对重点关键共性技术，将加强组织，加快推广应用。
　　五、加强宣传培训
各地区要充分利用网络、广播、电视等渠道，加强宣传报道，迅速将国家提升电机能效工作的政策、举措宣贯给重点用电企业、电机生产企业及相关机构。省级工业和信息化主管部门要制定本地培训计划，组织对市县工业和信息化主管部门、节能监察机构、重点企业负责人和技术人员开展培训，2015年年底前，完成年耗电1000万千瓦时以上重点用电企业的业务培训。为做好此项工作，工业和信息化部将建立专家队伍，编印教材，组织对省级工业和信息化主管部门、节能监察机构及部分重点企业进行培训，支持指导地方培训工作。