机电能量转换j基本原理53页PPT
第1节机电能量转换的基本原理
第一章机电能量转换的基本原理现代人类的生产和生活中，最主要的动力能源是电能。
实现机械能与电能转换的装置统称为机电能量转换装置．．．．．．．．，以下简称机电装置。
它们大小不一，品种繁多，按其功能的不同可分为三大类：(1)机电信号变换器．．．．．．．。
它们是实现机电信号变换的装置，是在功率较小的信号下工作的传感器，通常应用于测量和控制装置中。
例如拾音器、扬声器、旋转变压器等；(2)动铁换能器．．．．．。
它们是通电流激磁产生力，使动铁有限位移的装置。
例如继电器、电磁铁等。
常用继电器的原理图如图1-1(a)；(a) (b)图1—1把继电器作为两端口装置(3)机电能量持续转换装置．．．．．．．．．．。
例如电动机发电机等。
直流电动机的原理图加图1-2(a)。
4uf(a) (b)图1-2把直流电动机作为三端口装置机电装置实现机电能量转换的形式，大体有四种：①电致伸缩与压电效应：②磁致伸缩；③电场力；④电磁力。
前两种功率很小，又是不可逆的。
应用第三种形式——电场力来实现机电能量转换的装置称为静电式机电装置．．．．．．．，只能得到不大的力和功率。
实用上绝大多数的机电装置是应用第四种形式——电磁力来实现机电能量转换的，称为电磁式机电装．．．．．．置．。
本书以电磁式机电装置作为主要研究对象。
下面不加说明的机电装置仅指电磁式机电装置，或是电磁式与静电式两种机电装置。
它们都是由载流的电系统，可动的机械系统和作为耦合媒介与储存能量的电磁场三部分组成；队总体看，它们每个又都有固定的和可动的两大部件。
严格说，耦合电磁场应该是电场和磁场的综合体。
但在机电装置中，电频率较低，可动部件的运动速度大大低于光速，这样不仅可以忽略不计电磁辐射，认为机电装置是质量守恒的物理系统；而且可以把电场和磁场分别考虑，认为它们是彼此独立的。
因此在电磁式机电装置中耦合电磁场仅是磁场，但在静电式机电装置中耦合场仅是电场。
在分析研究时，机电装置总可以归纳成具有若干个电端5口和机械端口的装置。
机电能量转换基础课件
电力电子技术是指利用电子器件进行电能转换和控制的技术。
电力电子器件
电力电子器件包括晶体管、可控硅整流器、可关断晶闸管等。
控制策略
电力电子技术的控制策略包括PWM控制、SVPWM控制等。
应用领域
电力电子技术广泛应用于电机驱动、可再生能源、智能电网等领域。
能量储存技术
能量储存技术概述
能量储存技术是指将能量转换为其他形式存 储起来，并在需要时释放的技术。
储能系统
储能系统包括电池储能系统、超级电容储能 系统、飞轮储能系统等。
储存方式
能量储存方式包括化学能储存、机械能储存 、电磁能储存等。
应用领域
能量储存技术广泛应用于可再生能源利用、 智能电网等领域。
PART 04
机电能量转换效率与优化
效率分析
转换效率定义
机电能量转换效率是指机械能转换为电能的效率，通常用百分比表 示。
结构设计
02
优化机械能与热能之间的转换结构，减少能量损失，提高转换
效率。
控制策略
03
采用先进的控制策略，如PID控制、模糊控制等，提高系电桩的机电能量转换效率分析，通过实验测量和理论计算，发现转换效率较低，主要原 因是散热不良和机械能损失较大。
案例二
某风力发电系统的机电能量转换效率优化，通过改进材料、结构和控制策略，提高了转换效率和稳定 性。
机电能量转换的发展趋势
高效率与紧凑化
提高能量转换效率和减小设备体积是未来发展的主要 方向。
多功能与智能化
结合多种能量转换方式，实现设备多功能化，并提高 智能化水平。
环境友好与可持续性
发展环保、可持续的机电能量转换技术，减少对环境 的负面影响。
机电能量转换
,
2
,
0
)d
2
微分磁共能
dWm' 1di1 2di2 Tedmech
dWm '
Wm ' i1
di1
Wm ' i2
di2
Wm '
d
积分路径的选择
1. i1 i2 0,Te 0; di1 di2 0 θ 从0到θ 0
2. d 0, i2 0, di2 0 i1从0到i10 3. d 0, i1 i10 , di1 0 i2从0到i20
L
1 2
i
2
(2L2
sin 2 )
L2i 2
sin 2
通直流电
iI
Te L2 I 2 sin(2 )
通交流电流
i 2I sint Te 2L2 I 2 sin(2 ) sin 2 (t)
转子转角
t 0
转矩分量
Te L2I 2[sin 2(t 0 )
1 B2 1
wm 2
BH 2
在一定的磁通密度下，磁能密度与介质磁 导率成反比。对于旋转电机而言，大部分 磁能储藏在气隙中。
含气隙的铁心线圈磁能
• 设：铁心平均长度
100mm，气隙长度
1mm，磁路的磁通
i
密度B=1T，铁心的 u
磁导率是空气的
1000倍。比较气隙
和铁心内储存的磁
能。
气隙和铁心内的磁能密度
1 2
sin
2(t
t
0
)
电路中的能量转化-PPT课件
——焦耳定律
新知讲解
二、焦耳定律
1．焦耳定律：
������ = ������������������������
（1）焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
课堂练习
4.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线
圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ C ）
������. ������
������. ������2/������
������2������ ������. ������2
������2������ ������. ������ − ������2
MA
S
解：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有������非
<
������ ������
。
若将玩具电动机卡住，则电路变为纯电阻电路，有������纯
=
������ ������
，
即������纯 > ������非。电流变示数变大。
课堂练习
2.关于电功，下列说法中正确的有（AC ）
A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是电能转化为内能 C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度 D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
课堂练习
3.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ CD ）
������. ������ = ������2������
������2 ������. ������ = ������
������. ������ = ������������
《机电能量转换原理》课件
新能源驱动的机电能量转换系统
风能转换系统
利用风能发电，通过高效的风力发电机组将风能转换 为电能。
太阳能转换系统
利用太阳能光伏发电，通过光伏电池将太阳能转换为 电能。
海洋能转换系统
利用海洋能发电，如潮汐能、海浪能等，通过相应的 技术将海洋能转换为电能。
人工智能在机电能量转换中的应用
智能诊断与维护
利用人工智能技术对机电设备进 行故障诊断和预测，提高设备维 护效率和可靠性。
智能优化控制
通过人工智能算法对机电设备的 运行参数进行优化控制，提高设 备运行效率和能源利用率。
智能设计与仿真
利用人工智能技术进行机电设备 的设计和仿真，加速产品研发进 程并降低研发成本。
THANKS
感谢观看
自适应控制
根据能量转换过程的变化自动调整控制参数 ，以适应不同工况。
最优控制
通过数学模型和优化算法找到最优的控制策 略，以实现最高效率。
04
机电能量转换的优化方法
新型电机设计总ຫໍສະໝຸດ 词通过改进电机设计，提高能量转换效率。
详细描述
新型电机设计采用先进的设计理念和材料，优化电机的磁场分布、转子结构等， 从而提高电机的转换效率和功率密度。
《机电能量转换原理 》PPT课件
目 录
• 机电能量转换原理概述 • 机电能量转换的基本元件 • 机电能量转换过程 • 机电能量转换的优化方法 • 机电能量转换的未来展望
01
机电能量转换原理概述
定义与原理
定义
机电能量转换是将电能转换为机械能 或将机械能转换为电能的过程。
原理
基于法拉第电磁感应定律和安培力定 律，通过磁场和导体的相对运动实现 能量的转换。
机电能量转换的应用
机电能量转换原理课件
$number {01}
目
• 机电能量转换概述 • 机电能量转换的基本原理 • 机电能量转换的电路模型 • 机电能量转换的实例分析 • 机电能量转换的优化设计方法 • 机电能量转换的发展趋势与挑战
01
机电能量转换概述
机电能量转换的定义
01
机电能量转换是指将电能转换为 机械能或机械能转换为电能的过程。
VSBiblioteka 详细描述控制系统是机电能量转换的核心部分，它 可以实现对整个能量转换过程的精确控制。 优化控制系统设计，可以降低能量的浪费， 提高能量的利用效率。例如，可以通过调 整控制系统的参数，如PID控制器的比例、 积分和微分系数等，以优化控制系统的性 能。
06
机电能量转换的发展趋势与 挑战
新型材料在机电能量转换领域的应用
02
电动机是将电能转换为机械能的 典型装置，发电机则是将机械能 转换为电能的装置。
机电能量转换的类型
电动机按照电源类型、结构、工作原 理等不同可以分为多种类型，如直流 电动机、交流电动机、步进电动机等。
发电机同样也有多种类型，如直流发 电机、交流发电机、风力发电机、水 力发电机等。
机电能量转换的应用
变压器电路
变压器电路由初级线圈和次级线 圈组成，通过电磁感应实现电压
和电流的变换。
当交流电通过初级线圈时，会产 生交变磁场，这个磁场会感应次 级线圈，从而改变电压和电流。
变压器电路可以用来升高或降低 电压，以及改变电流的方向。
放大器电路
放大器电路是一种能够放大信号的电路，可以将微弱的信号放大成较强的信号。
要点一
总结词
要点二
详细描述
新型材料在机电能量转换领域的应用，有助于提高能量转 换效率和稳定性，促进机电能量转换技术的发展。
《机电能量转换原理》课件
用于制造压电陶瓷、压电传感器等。
VS
利用磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，将磁场能转换为机械能或电能。
应用
用于制造磁致伸缩驱动器、磁致伸缩传感器等。
工作原理
机电能量转换的特性分析
机电转换效率是衡量能量转换过程中损失程度的指标，它表示了转换效率的高低。
在机电能量转换过程中，由于各种原因，如电阻、摩擦、磁滞等，输入的能量不可能全部转化为机械能或电能，因此需要用机电转换效率来评估转换性能。转换效率越高，说明能量损失越少，转换性能越好。
总结词
详细描述
总结词
能量密度是衡量单位体积或质量中能量存储或释放的能力，它反映了转换装置的储能或动力输出能力。
要点一
要点二
详细描述
在机电能量转换中，能量密度越大，意味着在相同体积或质量的条件下，装置能够存储或释放更多的能量。这对于小型化、轻量化的应用非常重要。提高能量密度是当前研究的重点之一。
总结词
热管理是提高机电能量转换装置可靠性和稳定性的重要手段。
总结词
热管理设计需要考虑装置在工作过程中的热产生、传递和散失，通过合理的热设计，降低装置的工作温度和提高散热效率，从而保证装置的稳定运行。常用的热管理技术包括散热器、液冷和热管技术等。
详细描述
机电能量转换的未来展望
总结词：新材料与新技术的应用是推动机电能电能量转换技术的核心要求，未来的发展将更加注重这两个方面。
总结词
随着能源需求的不断增加，高效能已成为机电能量转换技术的重要发展方向。通过改进设计、优化材料和工艺，可以提高转换器的效能和效率，从而减少能源浪费和环境污染。同时，高可靠性也是机电能量转换技术的重要指标，能够保证设备的长期稳定运行和降低维护成本。未来技术的发展将更加注重提高设备的可靠性和寿命，以满足不断增长的市场需求。
第1章机电能量转换的基本原理
交流电机统一理论第1章机电能量转换的基本原理第章机电能量转换的基本原理第1章1‐1 保守系统和磁场能量1‐2 磁场能量和磁场力1‐3 电场能量和电场力机电装置的定义机电装置：9机械能与电能转换的装置9大小不一、品种繁多、功能多样大小不一品种繁多功能多样机电装置的分类•（1）机电信号变换器—实现机电信号变换的装置—在功率较小的信号下工作的传感器，通常用于测量和控制装置中测量和控制装置中。
z如旋转变压器、扬声器等。
•（2）动铁换能器通电流激磁产生力使动铁有限位移的装置—通电流激磁产生力，使动铁有限位移的装置。
z如继电器、电磁铁等。
机电装置的分类机电装置的分类（3）机电能量持续转换装置—如电动机、发电机等。
机电装置6直流电动机机电能量转换形式•电致伸缩与压电效应—功率小，不可逆•磁致伸缩—功率小，不可逆•电场力（静电式机电装置）—功率小•磁场力—功率大，如电机7耦合场•机电装置中—耦合电场、磁场—频率低，两者可以分开，彼此独立z电磁式：磁场耦合z静电式：电场耦合8分析方法•归纳为具有若干个电端口和机械端口的装置—大多数旋转电机有两个电端口和一个机械端口的装置9保守系统的能量和力•状态变量xx &,•能量),;,,(,2121L &&L x xx x W W =•保守力),;,,(,2121L &&L x xx x f f =磁能和磁共能•磁能磁能和磁共能衔铁静止输入净电能全部转化为磁能衔铁静止，输入净电能全部转化为磁能•磁能表达式（x=x1）磁能表达式11φψ∫∫==φψFd id W m （1-8）磁能和磁共能•磁链与磁场储能不同气隙时电磁铁磁化曲线磁场储能磁共能分步积分法化简（1‐8）式11i ψ∫∫−==110m di i id W ψψψ（1-13）•磁共能1i ∫=0'mdi Wψ11'ψi WW mm =+磁共能磁能和磁共能图1-2磁场能量和磁场力12 磁场能量和磁场力单边激励的机电装置磁场中的力和转矩•电荷的洛伦兹电磁力–电场中的洛伦兹力–磁场中洛伦兹力•载流导体的电磁力•磁性材料中的电磁力电流在磁场中产生力铁磁材料在磁场中产生力洛伦兹电磁力定律•处于电磁场中电荷q所受到的电磁力F–电磁力F(N)) (BvEqF×+=力()–电荷q(库仑)–电场强度E(V/m)–磁通密度B(T)–电荷在电磁场中的运动速度v(m/s)电场和磁场中的洛伦兹电磁力•纯电场中–力的方向和电场强度的方向一致qEF =力方向场度方向致–与电荷的运动方向无关•纯磁场中)(B v q F ×=电磁力密度•3电荷密度ρ(C/m )：单位体积内的电荷•电磁力密度F V (N/m 3)：单位体积内产生的电磁力×=•电流密度)(B v E q F V +vJ ⋅=ρ•纯磁场中的电磁力密度BJ F V ×=磁性材料中的电磁力•磁性材料受力–详细计算十分复杂–需了解整体构件的磁场分布情况•简化成：只计算整体净力–多数机电能量转换装置采用刚性结构–很少要求详细计算内部应力分布•旋转电机中–电动机：磁场的旋转超前于转子磁场，定子牵引转子运动并做功–发电机：转子磁场超前于定子磁场，转子对定子做功发电机转子磁场超前于定子磁场转子对定子做功能量平衡•能量守恒：能量既不能产生也不能消亡，只能发生形式的转换•在将电能转换成机械能的系统中–电源输入=机械能输出+耦合场储能增量+转换为热能–在无损系统中heatf mec el dW dW dW dW ++=d •在将机械能转换成电能的系统中fmec el dW dW dt i e dW +=⋅⋅=–输入机械能=电能输出+耦合场储能增量+转换为热能heatf el mec dW dW dW dW ++=磁能产生电磁力•磁能产生力–Δt 时间内电源供给磁场的能量222ψt t ∫∫∫=−=−=Δ111)(2ψidt eidt dt R i ui W t t el磁能产生电磁力•输入电能磁能产生电磁力•A点磁能磁能产生电磁力•B点磁能•Δt时间内电磁力所做的机械功0磁能产生电磁力•情况2：–Δt时间内磁链为常量磁能产生电磁力输入电能•输入电能＝0–Δt 时间内磁链为常量，e=02t i )(12−=Δ∫t el dtR i ui W 2t 01=−=∫t eidt磁能产生电磁力•磁能增量磁能产生电磁力•一般情况。
机电能量转换原理分解课件
电磁感应定律及其实例解析
电磁感应定律
当导线切割磁力线或磁场发生变化时，导线两端会产生 感应电动势，从而产生电流。这一现象称为电磁感应。
实例解析
发电机是电磁感应定律的典型应用。当发电机转子在定 子磁场中旋转时，转子导线切割磁力线，从而在导线两 端产生感应电动势，输出电流。
永磁同步电机工作原理剖析
永磁同步电机结构
06
总结回顾与未来展望
关键知识点总结回顾
机电能量转换基本概念
阐述机械能、电能之间的转换原理及 其在工程实践中的应用场景。
电动机工作原理
分析电动机的结构、工作原理及其分 类，讨论其优缺点及应用范围。
电磁感应定律
解释电磁感应现象及其在工程实践中 的应用，如发电机、变压器等。
电力电子变换技术
介绍电力电子变换器的基本类型、工 作原理及其在能量转换系统中的作用 。
04
优化作用
传感器与执行器选型依据讲解
01
传感器选型依据
根据被测量类型、测量范围、精度要求、环境适 应性等因素进行选择。
02
执行器选型依据
根据驱动方式、控制精度、响应速度、负载能力 等因素进行选择。
PID调节策略在实际应用案例分析
PID调节原理
讲解比例、积分、微分三个调节环节的作用原理 及调节参数整定方法。
变压器原理
变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的设备。它由 两个或多个线圈绕在同一个铁芯上组成。当原边线圈通电时 ，会在副边线圈产生感应电动势，从而实现电压变换。
变频器原理
变频器是一种能够改变交流电机供电频率的设备。它首先将 交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为可控频 率的交流电。通过改变输出交流电的频率，可以实现对电机 的无级调速。
《电动机与发电机》工作原理与能量转化课件
智能化：实现发电机的远程监 控和智能管理
环保化：采用清洁能源，减少 对环境的污染
定制化：根据不同需求，定制 不同规格和性能的发电机
高效能转换：提高 电动机和发电机的 能效，降低能源消 耗
轻量化设计：采用 新型材料和优化结 构，减轻电动机和 发电机的重量
智能化控制：结合物联 网和人工智能技术，实 现电动机和发电机的远 程监控和智能控制
电动工具：电动机是电动工具和电 动玩具的核心部件，为它们提供动 力。
发电机工作原理
同步发电机的基本 结构和工作原理
同步发电机的励磁 系统
同步发电机的并网 运行
同步发电机的有功 和无功调节
异步发电机利 用电磁感应原 理将机械能转
化为电能。
转子在原动机 的带动下旋转， 旋转速度为n， 产生旋转磁场。
发电机的工作原 理是将机械能转 化为电能，通过 转子磁场和定子 绕组的相对运动 产生电流。
电动机与发电机 的比较：电动机 是将电能转换为 机械能，而发电 机是将机械能转 换为电能。
电动机与发电机 的相同点：都需 要磁场和电流的 作用来产生电能 或机械能。
电动机能量转化：电能转化为机械 能
电动机与发电机效率比较：电动机 效率较高
行，且维护成本较高。
电动机与发电机的 未来发展
高效能：提高电动机的效率和性能，降低能耗和排放 智能化：实现电动机的远程控制和监测，提高自动化和智能化水平 环保化：采用环保材料和工艺，降低电动机对环境的影响 多样化：开发适用于不同领域的电动机，满足多样化的需求
高效能：提高发电机的效率， 降低能源消耗
电动机与发电机的工 作原理与能量转化
汇报人：XXX
目录
添加目录标题
电动机工作原理
机电能量转换原理分解课件
磁场调制技术
通过磁场调制实现电机转矩的高 效控制，具有高转矩密度、高效
率等特点。
混合式电机技术
结合永磁同步电机和感应电机的 优点，具有高效率、高转矩密度
和低噪音等特点。
机电能量转换在新能源领域的应用
风能发电
利用风能驱动风力发电机组，将风能转换为电能 。
太阳能发电
利用太阳能电池板将太阳能转换为电能。
02
机电能量转换是现代能源利用和 转换的重要手段，广泛应用于发 电、电动机驱动、能源回收等领 域。
机电能量转换的种类
01
02
03
电能转换为机械能
如电机、发电机等，将电 能转换为机械能以驱动机 械设备。
机械能转换为电能
如各种能量回收装置，将 机械能转换为电能进行储 存或再利用。
热能转换为电能
如热电偶、热电堆等，将 热能转换为电能。
机电能量转换的应用
电动车辆
利用电动机将电能转换为 机械能，驱动车辆行驶。
风力发电
利用风力驱动风力发电机 ，将机械能转换为电能。
能量回收系统
在电梯、车辆、机械设备 中，将原本浪费的机械能 转换为电能储存或再利用 。
02
机电能量转换的基本 原理
机械能转换为电能
总结词
通过物理或化学过程，将机械能 转换为电能。
电动机的基本工作原理是利用电流在磁场中受力的作用，通过通电的线圈产生磁场，与定子中的主磁场相互作用 产生转矩，驱动电机旋转，将电能转换为机械能。
热力发电的工作原理
总结词
利用热能转换为机械能，再转换为电能
详细描述
热力发电的基本工作原理是将热能转换为机械能，再通过发电机将机械能转换为电能。具体过程包括 燃烧燃料产生热能、加热蒸汽轮机产生机械能、驱动发电机产生电能等步骤。
机电能量转换复习课课件
电力负荷
电力负荷是指电力系统中的用电 设备消耗的功率或能量，一般分
为有功负荷和无功负荷两类。
有功负荷是指实际消耗的功率， 如各种电动机、电灯和电视等设
备消耗的功率。
无功负荷是指不消耗能量的负荷 ，如变压器、电动机的磁滞和涡
流损耗等。
4. 加强维护与保养：定期对电动机进行维护和保养， 确保其正常运行，延长使用寿命。
步进电机的优化与节能
总结词：步进电机是一种用于精确控制转动的装置，优化 步进电机运行可实现节能减排。
详细描述
1. 选择合适的驱动器：根据步进电机的型号和规格，选 择合适的驱动器，确保电机正常运行，提高运行效率。
2. 采用细分驱动技术：通过细分驱动技术将电机的转矩 波动降低到最小程度，提高电机的平稳性和精度。
04
机电能量转换过程分 析
直流电机能量转换过程分析
直流电机工作原理
直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。它主要包括定子和转子两部分，定子通常包 括电枢和换向器，转子通常包括磁极和电枢。
能耗分析
直流电机的能耗主要包括铁损、铜损和机械损耗。铁损是指电枢反应磁场在铁芯中产生的 涡流损耗；铜损是指电枢绕组在电流通过时产生的电阻损耗；机械损耗是指轴承摩擦、风 阻等机械结构的损耗。
调速性能
直流电机的调速性能较好，可以通过改变电枢电压或励磁电流来实现调速。调速范围广， 响应速度快，适用于需要宽范围调速的场合。
交流电机能量转换过程分析
01
交流电机工作原理
交流电机是一种将电能转换为机械能的装置。它主要包括 定子和转子两部分，定子通常由铁芯和绕组组成，转子通 常由铁芯和转子绕组组成。
机电能量转换j基本原理ppt课件
d
Wm
Wm'
1 2
L11
i12
L12
i1i2
1 2
L22 i22
ppt课件
19
dWm'
1di1
2di2
Wm'
d
对于线性系统
dWm dWm' L11i1 L12i2 di1 L21i1 L22i2 di2
1 2
dt
dt
ppt课件
20
dWm dWm' L11i1 L12i2 di1 L21i1 L22i2 di2
1 2
L11
i1
L12
i2 i1
d
dt
dt
1 2
L21
i1
L22
i2 i2
第七章 机电能量转换原理
机电能量转换过程是电磁场和运动的载电物体相互作用的结果。 当机电装置的可动部分发生位移，使装置内部耦合电磁场的储能发 生变化，并在输入（输出）电能的电路系统内产生一定的反应时， 电能就会转换成机械能或反之。因此，任何机电能量转换装置中都 有载流的电系统、机械系统和用作耦合和储存能量的电磁场，都有 一个固定部分和可动部分。
dt
在时间 dt 内，输入系统的微分净电能
dWe e1i1 e2i2 dt i1d1 i2d 2
上式说明，电能的输入是通过线圈内的磁链发生变化，使线圈 产生感应电动势而实现；换言之，产生感应电动势是耦合场从电源输 入电能的必要条件。
ppt课件
17
二、磁场储能的变化
电机分析-3_机电能量转换
1.2 机电能量转换过程中的能量关系
z
（1）机电装置的能量方程式
z
能量守恒原理是研究机电装置的基本出发点之一 质量守恒的物理系统遵循能量守恒原理
能量方程式
根据能量守恒原理，按照电动机惯例，可写出机 电装置的能量方程式为
z
耦合场及其储能的存在，是机电能量转换的关键 机电能量转换依赖于耦合场的作用来实现 电磁场作为耦合媒介并储存能量
9
（2）机电能量转换方式
电致伸缩与压电效应 磁致伸缩 电场力 静电式机电装置 电磁力 电磁式机电装置（如：旋转电机）
建立各种电机能量转换机制的总体概念，进而加 深对各种电机个性的理解 这些规律可推广到其他种类的机电装置中，并为 今后研发分析各种特殊和新型电机提供理论基础
3
9
实际中，绝大多数机电装置采用电磁力来实现机电 能量转换。 以下仅以电磁式机电装置为研究对象。
29
dWmec = f mdx
f m dx = dWe − dWm ∂ψ ∂Wm
= (i ∂i − ∂i )di + (i ∂ψ ∂Wm )dx − ∂x ∂x
30
z
磁能产生电磁力的数学推导
∂W′ (i, x) ∂ψ ∂Wm ∂ = (iψ −Wm ) = m − ∂x ∂x ∂x ∂x
z
磁能产生电磁力的数学推导
4
（3）机电能量转换装置的分类
按功能分类：
¾
电磁铁
¾
¾
机电信号变换器 主要用于测量和控制装置中，如拾音器、扬声 器、旋转变压器等 动铁换能器 电励磁产生力，使动铁产生有限位移。如继电 器、电磁铁等 机电能量持续转换装置 如电动机、发电机等
5