“电机学”课程实践环节教学改革的探索

“电机学”是电气工程类专业的一门主要技术基础课,具有理论性强,与工程实际联系紧密的特点.以往,学生由于缺乏对电机结构的感生认识,工程意识差,在理论学习中颇感困难.为使电机学课程教学做到理论联系实际,除在课堂教学中运用电化教学手段和电机模型加强直观教学外,还应加强电机生产实习和电机教学实验等实践性环节教学,这对学生动手能力的培养,加深对电机理论的理解,增强工程意识均有着十分重要的作用.近几年来,我们在电机学课程实践环节教学中,对电机生产实习和电机学教学实验课进行了改革,培养了学生的工程能力,收到良好效果.现介绍如下.     

电机理论教学的探索与实践

分析了“电机学”课程的课堂教学现状,针对教学过程中存在的若干问题——电机理论内在联系不够紧密、结构淡化导致学生对理论理解下降、电机内部磁场描述过于抽象以及与后续相关专业课程缺乏联系等,阐述了抓住电机基本理论的内在联系、强化电机结构的理解、突出工程的分析方法、深刻理解磁动势的平衡以及注重与后续课程的联系等一系列想法和做法。通过近三年的教学实践,取得了良好的教学效粜。     

基于MAXWELL2D静磁场分析的特种电机教学

特种电机应用越来越广泛,已成为“电机学”教学的重要内容,其结构和磁场分布不同于传统同步电机,是“电机学”教学的难点之一。本文以永磁电机为例,探讨了MAXWELL2D建模实现电机旋转结构动画显示的方法,并利用MAXWELL2D对永磁电机进行静磁场有限元分析,直观呈现电机内磁场分布特点,便于学生理解和接受特种电机的结构和原理。本文方法对于其他特种电机的教学具有参考价值。     

基于Matlab的气隙磁场教学实践

气隙磁场是电机机电能量转化的媒介,也是电机学理论教学中的重要内容。通常,这部分知识点通过全电流定律来介绍,侧重于定性的分析,没有定量的计算和波形的影响因素分析。本文基于Matlab的许-克映射（Schwarz-Christoffel）工具箱,编制仿真程序,能够快速计算任意定转子结构下电机的气隙磁密波形,从而能够分析励磁电流、电枢电流、齿槽效应、磁路饱和、气隙长度等对气隙磁密的影响,为电机学类课程的教学提供重要的支持。     

基于多元智能理论的“电机学”教学改革

作者根据多年"电机学"教学经验,分析了电机学课程教学中,多元智能理论在课堂教学法及实验教学法中的指导作用和具体应用.探讨了因材施教对发展学生多元智能的重要性,并尝试性的在电机开放性、设计性实验教学中使用了项目教学法并指出使用过程中的利弊,实践结果证明此举有益于全面认识多元智能理论应用下的教学改革.     

电机设计与转矩评估虚拟仿真实验研究

为引导学生了解电动汽车电机基本设计方法,掌握电机关键参数对电机转矩、效率等性能的影响,提出并建设电动汽车电机设计与转矩性能评估虚拟仿真实验项目。该虚拟仿真实验项目克服了电机设计制造周期长,实验测试操作风险大,实体实验难以实现等不足,完整再现了电机设计、台架测试、道路测试等全过程,并将课程知识点巧妙融入到虚拟仿真实验中。该实验项目内容前沿、新颖,实验考核评价客观、公正,经过在线平台的开放共享,取得了良好的实施效果。     

加强电机结构认识实习环节,提高电机学教学质量

“电机学”课程的理论抽象,学生必须对电机结构有清晰的了解,才能掌握好理论知识,结构认识实习成为重要的一个教学环节。为解决电机结构认识实习中存在的问题,激发学生实习的兴趣和热情,我们对实习形式和实习手段都进行了较大改进,建立了以现场实习、实验室内的电机拆装、电机结构录像、三维结构模型相结合的实习形式。取得了良好的教学效果。     

异步电机某些参数在线不受电机运行温度变化影响的观测式

本文对文献[1]所提出的异步电机某些参数在线不受电机运行温度变化影响的观测式，从电机学原理上予以证实。     

电机模型的对称美学解读

针对“电机学”课程中涉及到的相关电机模型,本文尝试从对称美学的视角加以解读和阐述,以期丰富“电机学”课程的教学内容,为电机基础理论赋予美感,同时帮助学生进一步深刻地理解复杂难懂的电磁学知识。通过分析电机的物理模型、微分方程、结构框图和dq轴等效电路,论文指明了电机模型的物理意义,讨论了电机模型的对称美学特征,增添了电机模型的艺术气息。从对称美学视角的解读,通过不同层次的思考,同时给予学生科学理性的教导和人文素养的熏陶,能够激发学生在感性中接受电机模型、理解电机模型、掌握电机模型,提高“电机学”课程的教学质量。     

“电机学”课程体系的优化

电机学是电气工程的重要专业基础课程之一。随着教学学时数的压缩,课程教学内容体系的优化是提高教学质量的关键。本文从各类传统电机内部的物理本质出发,讨论了电机学课程教学内容体系优化的若干问题,以利于学生能力建设、知识探究和人格养成。     

High energy efficiency oriented-control and design of WFSM based on driving condition of electric vehicle

The purpose of this paper is to increase the energy efficiency of an electric vehicle (EV) with a wound-field synchronous motor (WFSM). Therefore, methods are proposed to estimate and improve the energy efficiency of the EV as well as the performance of the WFSM. The following contributions are provided: 1) EV model as well as the mathematical model of the electric motor are explained considering the common Artemis driving cycle (CADC); 2) a control method for maximizing the energy efficiency of the electric motor is proposed; 3) analysis methods for calculating the circuit parameters (resistance, inductance, and flux linkage) and losses (ohmic, iron, and mechanical loss) are described. The efficiency of the machine is accurately determined using the proposed analysis method; 4) based on the proposed methods, the design process of the WFSM is proposed to improve the energy efficiency considering the vehicle system and driving cycle; and 5) the proposed methods are verified through tests of the prototype and improved motor. As a result, through the proposed design and control method, even though the volume of the improved motor was 7.8% smaller than that of the prototype, the efficiency of the improved motor was higher than that of the prototype in all regions. In addition, to confirm the effectiveness of the proposed methods, the performance of the electric vehicle considering the driving cycle was analyzed according to the characteristics of the electric motor. The energy loss of the improved motor with the proposed control and design method was 63.3% less than that of the prototype. Accordingly, the energy efficiency of the vehicle system and the energy consumption of the battery increased by 7.8%p and decreased by 2.0 kWh, respectively.     

直流电动机瞬态运行过程分析

直流电动机的瞬变过程是“电机学”课程教学中的基本内容，也是难点之一。为了得到直流电动机的瞬态特性，推导出并励直流电动机的状态方程式，利用MATLAB软件编写仿真程序，通过实例对并励直流电动机的几种典型的瞬变过程：电源反接制动、励磁回路断路、负载突变进行仿真计算，对仿真结果进行了分析，以帮助学生加深对理论的理解和认识。本文所做的工作对学生尽快掌握MATLAB语言的应用、提高毕业设计的效率和水平也是很有帮助的。     

电机学多媒体课件的体系结构和知识表示方法

电机学多媒体辅助教学课件覆盖了一般《电机学》、《电机与拖动》等教材中的典型重点难点问题。这些问题多涉及到空间结构、电磁量的时空分布以及饱和、谐波等。本文以交流电机的脉振磁场和旋转磁场为例．介绍如何实现对知识结构的描述．如何利用三维动画模拟及人机交互等技术并适当结合有限元等数值仿真技术．将内涵的知识结构和界面的美感紧密结合。课件具有激发兴趣、易于理解、易于记忆和便于应用这种综合的效果。     

“航空电机及电气传动”课程机辅教学实践

本文以"航空电机及电气传动"课程中开关磁阻电机及其系统为例,利用电磁场有限元分析及电力电子仿真软件,以电机的基本结构、工作原理、工作特性和应用场合为主线,进一步直观呈现其磁场分布及电气传动系统运行曲线,使得理论教学内容紧密结合工程实际。本文所述的软件对于其他电机及其电气传动系统的教学具有一定的参考价值,亦可用于学生本科毕业设计环节。     

三相异步电动机智能节能控制器的研究

异步电机在工农业生产中应用非常广泛。在电机起动时，会产生较大的电流，对系统本身以及电网都会产生较大的影响，并造成了电能的浪费。当电机的负载低于额定负载的75%时，效率较低，造成了能源浪费。经过理论分析，设计了一种电机智能节能控制器，用于电机的节能、软起动和运行保护。     

HOS-based nonparametric and parametric methodologies for machinefault detection

A framework for the detection and identification of machine faults through vibration measurements and higher order statistics (HOS) analysis is presented. As traditional signal processing techniques are based on the nonparametric magnitude analysis of vibration signals, in this paper, two different state-of-the-art HOS-based methods, namely, a nonparametric phase-analysis approach and a parametric linear or nonlinear modeling approach are used for machine fault diagnostic analysis. The focus of this paper is on the application of the techniques, not on the underlying theories. Each technique is described briefly and is accompanied by an experimental discussion on how it can be applied to classify the synthetic mechanical and electrical faults of induction machines compared with their normality. Promising results were obtained which show that the presented methodologies are possible approaches to perform effective preventive maintenance in rotating machinery     

混合动力电动汽车用电机及驱动控制器的电磁兼容设计

电机及驱动控制器作为电动汽车的关键部件,其电磁兼容设计对于保证电动汽车的可靠运行非常重要.介绍了国家十五项目中某混合动力轿车用电机及控制器系统的电磁兼容措施,分别从控制电路、信号电缆、功率电路及屏蔽机箱等工程角度进行了分析和设计.该系统的电磁兼容性符合GB/T17619-1998的要求,且已应用于实际混合动力电动汽车,运行情况良好.     

X62W铣床PLC系统改造

X62W77能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用．万能铣床的操作是通过机械手柄N时操作电气与机械,已达到机电紧密配合完成预定的操作．是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。继电器接触式控制系统,由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便。将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制,既可以提高整个电气控制系统的工作性能．又减少维护、维修的工作量。PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠,具有极高的可靠性与灵活性。     

基于WA-ABC-LSSVM的电气故障诊断

为了改善当前电气故障诊断的效果,提出一种基于小波消噪和人工蜂群优化最小二乘支持向量机的电气故障诊断方法(WA-ABC-LSSVM)。首先收集电气状态信息,并采用小波变换对其进行去噪处理,消除噪声的干扰,然后提取电气状态中的特征,并且进行归一化处理,最后采用训练样本对最小二乘支持向量机进行训练,采用人工蜂群算法优化最小二乘支持向量机参数,建立电气故障诊断分类器。仿真实验结果表明,本文方法可以较好描述电气系统的工作状态,诊断性能要明显优于其它的电气故障诊断方法。