电机设计教程
ANSOFT软件在电机设计中的应用教程
建模过程中注意事项
物体必须封闭。 物体之间可以完全包含，不可以交叉。 物体边的分段数不可太低。 尽量避免过尖锐的物体，必要时要做钝化处理。 应用布尔运算后，原物体并不被删除，而是被指定为Non_model，物体处于隐藏状态。
建模基本操作
选择Model/Drawing Plane命令，设置模型的绘制 平面。选项中包括XY Plane和RZ Plane.
暂态场激励源为电流源，电压源以及外接电路。
4设定边界条件及激励源
电流源设置
4设定边界条件及激励源
电压源设置
4设定边界条件及激励源
外电路中设置激励源
4设定边界条件及激励源
两相导通的三相无刷直流电机
Ia Im Ix Im
I
b
Im
Iy Im
I
c
0
Iz 0
三相星接正弦永磁同步电机
Ia Im Ix Im
选择Model/Drawing Size重新定义模型区域的大 小。
选择Model/Drawing Units来定义模型所用的单位。 创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边
界的建立。 需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命
令修改你所建立的模型。
绕组注意事项
连接要正确。 尽量用不同颜色标明。 同相分组。
3设定模型材料属性（Setup Materials）
选中物体，从材料库中选择所需材料，点击“Assign”。 添加新材料 材料的属性也可以用函数来赋值。
排除物体 有些情况下，可能让一些物体不参加计算，这时，就可以利用排 除该物体来实现该目的。一种典型的情况是，对于一个闭合的场 域问题（如由第一类边界包围的一个电场区域）背景可以不参加 计算，这时就可以利用排除背景来实现。具体做法为：选择要排 除的物体，点击Exclude。可Include来恢复物体。
ANSOFT软件在电机设计中的应用教程
ANSOFT软件在电机设计中的应用教程引言：ANSYS公司是全球领先的工程模拟软件开发商之一，旗下的ANSOFT 软件是一套专门应用于电磁场模拟及电磁场与电路耦合仿真的工具。
该软件被广泛应用于电机设计、电机驱动器设计、变压器设计、高频设备设计等领域。
本文将重点介绍ANSOFT软件在电机设计中的应用。
一、ANSOFT软件简介ANSOFT软件是一套电磁场模拟及电磁场与电路耦合仿真工具，主要包含HFSS、Maxwell、Simplorer等几个工具。
其中，HFSS（High Frequency Structural Simulator）是ANSYS公司开发的基于有限元理论的高频结构模拟软件；Maxwell是一款用于模拟电气、电磁和机械系统中静态和动态行为以及互连行为的软件；Simplorer是一款用于嵌入式系统和电子系统设计的面向对象、基于模板和分层技术的多领域仿真环境。
二、ANSOFT软件在电机设计中的应用1.基于有限元法的电机磁场分析ANSOFT软件可通过HFSS工具，对电机中的磁场进行分析。
用户可根据实际问题建立三维模型，并设置电机的几何参数、材料属性等。
通过求解电磁场方程，可以得到电机中的各种磁场分布，如磁感应强度、磁感应线等。
这些分析结果可以直观地展示出电机的性能，为电机设计提供重要参考依据。
2.电机热分析电机在工作过程中会产生大量的热量，热问题是影响电机性能的重要因素之一、ANSOFT软件可通过HFSS和Maxwell工具，对电机的热问题进行仿真分析。
用户可设置电机的绝热条件、材料的热导率等参数，并进行热传导的数值模拟。
通过分析电机的温度分布和热耦合效应，可以评估电机的热稳定性，避免因温度过高而导致的损坏或性能下降。
3.电机电磁与电路耦合仿真在电机设计中，电机通常与驱动器和电路连接。
ANSOFT软件的Simplorer工具可以实现电机电磁与电路的耦合仿真。
用户可将电机的电磁模型与电路模型相结合，进行电机的驱动力学仿真。
《电机与拖动学习指导与实验教程》教学课件—02直流电机精选全文
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式 2.2.1直流电机的铭牌
对发电机额定功率为： PN U N I N
对发电机额定功率为： PN U N I NN
2.2 直流电机的铭牌与励磁方式
例2-1：已知某直流电动机铭牌数据如下： PN =75kW，UN =220V，nN =1500r/min，ηN =88.5%， 试求：该电机的输入功率及额定电流各是多少？
K S Qu
2.3.1电枢绕组的基本概念
4极（ p 2 ）直流电机结构示意图：
主极轴线：磁极的中心线 几何中性线：磁极之间的平分线
主极轴线
N 几何中性线
极距 ：在电枢铁心表面上， S
S
一个极所占的距离。用虚槽数表
示为：
Qu (虚槽)
2p
N
极距τ
2.3.2直流电枢绕组的节距
电枢绕组的连接规律是通过绕 组的节距来表征。
串励、复励三种电机。
U
U
U
U
Ia M
If
Uf
F
I M
Ia
If F
I
If F
M Ia
I
M Ia
If F
（a）他励 （b）并励 （c）串励 （d）复励
图中：I为电源电流，If为励磁电流，Ia为电枢电流。
2.2.2直流电机励磁方式
1）他励式 他励式是指励磁绕组由其他电源供电，励磁绕
组与电枢绕组不相连。永磁直流电机也属于他励 直流电机，因励磁磁场与电枢电流无关。
（2）直流发电机的工作原理
b N
c N
ina A
c
i nd A
b
d
B S
a B
电机设计教程
∑i＝0
该定律也用于包围几个节点的闭合面，即流出闭合面 的电流等于流出该闭合面的电流，这称为电流的连续性。 所以基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性。
2。基尔霍夫电压定律
在集总参数电路中，沿任一回路内所有支路或元件电 压的代数和恒等于零，即：
∑u＝0
基尔霍夫电压定律也可表述为：任一回路内的电压的 代数和等于电动势的代数和，即：
正式发电的第一座电厂。在这座发电厂发电后 第6年，津京开始办电，并在华北最早使用电 力。
中国1912年4月在昆明西郊建立了第一座水轮机 发电站——石龙坝水电站，装机容量为240kW， 所用水轮发电机为德国西门子生产。 这座发电
站现在还在继续工作。
二。电机的分类：
（一） 电机的分类方法很多，按功能分：
1。发电机：把机械能转换为电能 2。电动机：把电能转换成机械能 3。变压器、变频器、交流机、移
相器：分别用于改变电压、频 率、电流、相位。 4。控制电机：在自动控制中作为执
行、检测和解算元件。
第二章 电机学中常用的电工定律
一。电路定律
1。基尔霍夫电流定律 在集总参数电路中的任一节点处，所有支路的电流的
∑u＝ ∑e
而对于正弦稳态交流电路，其相量形式为：
∑U＝ ∑E
二。基本电磁定律
1。磁场的基本物理量
磁感应强度：又称磁通密度：表征磁场特性的一个基本 物理量，表示空间某一点的磁场强弱（量值）和方向。用B 表示，单位是T（1T=1Wb/M2）。
磁通（量）：磁感应强度矢量的通量，用φ表示，单位是 Wb。磁场中经过一个曲面S的磁通为：
2。基本电磁定律
安培环路定律：在磁场中，磁场强度H沿任意一
个闭合曲线的线积分，等于该闭合曲线所包围的全部电流的 代数和，可表达为：
步进电机角度控制设计教程
步进电机角度控制设计教程步进电机是一种常用的电动机，它的运动可以被精确地控制。
步进电机的角度控制设计是指如何精确地控制电机的旋转角度。
本教程将介绍步进电机角度控制的基本原理和设计方法。
一、步进电机的基本原理步进电机由定子和转子组成，定子由电磁线圈组成，转子上有几个磁性极对。
当电流通过定子线圈时，会产生磁场，与磁性极对相互作用，从而引起转子的运动。
步进电机的运动分为两种模式：全步进和半步进。
全步进模式下，电机每次运动一个步距角度，而半步进模式下，电机每次运动一半步距角度。
根据需要，可以选择使用全步进模式或半步进模式。
二、步进电机角度控制设计方法1.确定步距角度首先，要确定所需的步距角度。
步进电机一般有1.8度、0.9度或0.45度等常见步距角度。
根据应用需要，选择合适的步距角度。
2.驱动电路设计步进电机需要一个驱动电路来控制电流的大小和方向，以实现精确的角度控制。
常用的驱动电路有单相和双相驱动电路。
单相驱动电路适合全步进模式，双相驱动电路适合半步进模式。
驱动电路一般由功率电路和控制电路组成。
功率电路负责控制电流的大小和方向，控制电路负责接收控制信号并产生相应的驱动信号。
3.控制信号设计控制信号是控制步进电机运动的关键。
通常使用微控制器或其他控制器来产生控制信号。
控制信号的频率和波形决定了电机的运动方式。
在全步进模式下，控制信号的频率应为电机的旋转频率，控制信号的波形为方波。
在半步进模式下，控制信号的频率是全步进模式的一半，控制信号的波形为方波和脉冲。
4.位置检测和反馈控制为了实现精确的角度控制，通常需要在步进电机上添加位置检测和反馈控制。
位置检测可以使用光电编码器、磁编码器等位置传感器实现，反馈控制可以根据位置检测结果对控制信号进行调整。
三、步进电机角度控制实例下面以一个步进电机角度控制实例来说明设计方法的具体步骤。
假设需要控制一个1.8度步距角度的步进电机，使用双相驱动电路和微控制器产生控制信号。
20.4电动机教案
20.4电动机教案篇一：20.4电动机教案20.4电动机一、教学目标1．掌握磁场对通电导线的作用2．了解直流电动机的结构和工作原理3．了解换向器的作用二、教学重点1．磁场对通电导线的作用2．电动机的结构和工作原理3．第一课时讲基本知识点，第二节课时重点讲换向器的作用三、教学难点1．换向器的作用四、教具马蹄型磁体、线圈、电源、开关、导线、直流电动机等。
五、教学教程设计第一课时（一）导入新课1．复习：奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场，并且磁场方向和电流方向有关，改变了电流方向也就改变了磁场方向。
小磁针可以偏转说明了小磁针受到了力的作用，而这个力的作用是通过磁场来实现。
原因是：通电导线周围存在磁场，小磁针周围也存在磁场，因此有力的作用。
2．逆向思考：磁场对通电导线有没有力的作用呢？（二）磁场对通电导线的作用1．提问：要做这个实验需要那些器材呢？马蹄型磁体、线圈、电源、开关、导线、直流电动机等2．演示：（1）磁场对通电线有力的作用；（2）改变电流方向、磁感线的方向可以改变受力方向；（3）当两者都改变时则受力方向不变。
结论：（1）通电导线在磁场中受到力的作用；（2）力的方向与电流方向、磁感线的方向有关。
强调：（1）只要一个改变，受力方向改变；（2）是否存在能量转化？（3）通电导体在磁场里不一定受到磁场力的作用。
（三）电动机引入：通电导体在磁场中受力而运动，在生活中有没有什么装置通入电流后在磁场中受力而运动呢？1．讲解：通电导线在磁场中受力的作用，运用最多的就是将线圈做成矩形状，并且有力的作用下持续的转动，就是我们常见的电动机。
1834年德国人雅可比发明直流发动机，1888年南斯拉夫裔美国人特斯拉发明了交流电动机。
第1页共4页12．基本构造：（1）演示：电动机在通电时转动（2）构造：定子：固定不动的磁体；转子：能够转动的线圈。
3．工作原理问题1：电动机的线圈为什么能够转动？通电导线在磁场中受力的作用。
4．能量转化问题2：电动机在工作时将什么能转化为什么能？将电能转化为机械能。
步进电机角度控制设计教程
1
1.1
设计制作和调试一个由8086组成步进电机角度测控系统。通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握步进电机的角度控制和角度显示方法。
1.2
1．在显示器上显示任意四位十进制数
2．将8个键定义键值为0~7，按任意键在显示器上显示对应键值
（9）/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
（10）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，单片机读取内部程序存储器。（扩展有外部ROM时读取完内部ROM后自动读取外部ROM）。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
判断是否有键按下的方法是：向所有的列线I/O口输出低电平，然后将行线的电平状态读入累加器中，若无键按下，行线仍保持高电平状态，若有键按下，行线至少应有一条为低电平。当确定有键按下后，即可进行求键码的过程。其方法是：依次从一条列线上输出低电平，然后检查各行线的状态，若全为高电平，说明闭合键不在该列；若不全为1，则说明闭合键在该列，且在变为低电平的行的交点上。
若送电的顺序为S4闭合 断开 S3闭合 断开 S2闭合 断开 S1闭合 断开，周而复始的循环，则电机就逆时针旋转，原理同理。
3.3.2
ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A管脚如图3-8所示。
MIT电机学教程中文版第7章
麻省理工学院电气工程和计算机科学系6.685 电机课程讲义7：永磁“无刷DC直流”电动机2005年9月5日James L. Kirtley Jr.版权所有，20031．前言在本文中，简要介绍了永磁体电动机的设计评估，着眼于伺服和驱动应用方面。
本文的组织方式如下：首先，我们介绍了永磁体电动机的三种不同几何布局：1.面安装磁体，传统定子2.面安装磁体，气隙，定子绕组，以及3.内部磁体（磁通集中）。
定性讨论这些几何因素后，我们将讨论电机的基本额定参数，介绍了实现额定值的方式，以及评估电动机转矩和功率-速度特性的方法。
随后，我们将讨论如何使用电机的几何参数来评估基本额定参数和其他相关参数的方法，这些其他参数可用于更详细地评估电机性能。
在本文的附录中，给出了一些更深的数学推导。
2．电动机形态当然，有很多制造永磁体电动机的方式，但在本文中我们仅考虑几种。
实际上，一旦理解了这些内容，应能相当直接地评估大多数采用其他几何构造的电机的额定性能。
请注意，事实上“转子内部”和“转子外部”的差别并不重要，只有少数情况例外，我们将对例外情况加以说明。
2.1 面磁体电机在图1中，给出了电动机的基本磁形态，磁体安装在转子面上，并采用了传统定子绕组。
在该示意图上，未给出电机的某些重要机械因素，如将永磁体固定在转子上的方式，因而在考虑该示意图时请谨慎。
此外，该示意图以及后面的其他示意图并不必然具有制造可行电机的恰当比例。
在本图中，显示了四极（p = 2）电机的轴截面。
四个磁体安装在一个圆柱形转子“芯”或轴筒上，转子芯由铁磁材料制成。
通常情况下，它是简单的钢轴筒。
在某些应用中，磁体可简单地联结在钢部件上。
对于某些应用，胶合联接并不能满足要求（例如，高速电机），需要某种形式的转子带或定位环结构。
该电机的定子绕组是“传统性”的，十分类似于感应电动机的定子绕组，由位于槽中的导线构成，槽位于定子芯表面。
定子芯本身由层叠式铁磁材料制成（可以是硅铁片），层片的特性和厚度由工作频率效率要求决定。
电机设计最佳教程-第一讲-电机设计概论
4.3 电磁场解析分析法和电磁场数值分析法
以场值为计算量 其中，应用最多的是电磁场数值分析法，它包括
有限差分法、有限元法、边界元法等。
电机电磁场的数值分析已经发展得比较成熟，商 用软件如Ansys、Ansoft、JMAG、Magnet等已 得到广泛地推广和应用。
电磁场解析分析法在一些简单结构的电机的参数 与性能求解中有所应用，如气隙磁场分布、齿槽 转矩、电枢反应。由于解析法具有清晰的物理概 念和明确的变量关系，在电机优化设计中往往具 有指导作用，但同时存在对非线性处理能力不足 的缺陷。
电机的电磁设计：在初步设计的基础上，通过一 些“假设”和“参数设置”给出电机的初步电磁结构尺 寸，然后进行电磁“计算”，通过反复迭代计算， 在参数之间进行权衡，最终给出满足电磁性能要 求的设计结果（材料、各部分结构尺寸参数）。
电机的结构设计：确定电机的机械结构、零部件 尺寸、材料规格及性能要求、加工要求，期间涉 及必要的机械（强度、刚度）计算和温升计算， 最终给出电机的设计图样（零件图、组件图、装 配图等）。电机的结构设计要考虑电机的加工、 运输、安装、使用、维修等多个方面。
电机设计最佳教程-第一讲-电机设计概论.ppt
提要
*
1、电机设计的名词解释——为什么要学电机 设计课？
2、电机设计的任务和过程——建立电机设计 整体印象
3、电机的国际、国内标准简介——了解电机 设计的“规矩” 4、电机设计技术的发展概况——把握电机设 计的手段 5、电机设计课的学习方法——怎么学习电机 设计课？
IEC 60034-7
GB/T 1993 旋转电机冷却方法
IEC 60034-6
GB/T 4942.1 旋转电机外壳防护等级（IP代码）
电力电子与电机控制系统综合实验教程课程设计
电力电子与电机控制系统综合实验教程课程设计项目背景电力电子技术是现代电力电气工程的重要组成部分，广泛应用于电力变换、能源控制、工业自动化控制等领域。
电机控制系统是电气动力传动领域的核心技术，也是电气工程的重要应用领域。
电力电子和电机控制技术在我国电气工程专业中具有重要地位，因此在电气工程专业中设立相应的实验教学课程，对于培养电气工程学生的实际能力和创新能力具有重要意义。
项目简介本课程设计旨在通过电力电子和电机控制综合实验的方式，提高电气工程学生的实际操作能力和综合实践能力。
本课程设计实验内容涵盖了电力电子和电机控制两个方向，并在实验过程中将二者有机地结合起来，充分体现了电力电子和电机控制技术在实际应用中的交叉和应用。
实验内容电力电子实验1.半导体整流电路实验2.DC-DC变换器实验3.AC-DC整流电路实验4.DC-AC交流变换器实验5.零电压跨导开关(ZVS)及零电流跨导开关(ZCS)实验6.高频电源电路实验电机控制实验1.直流电机调速系统实验2.交流电机调速系统实验3.伺服电机调速系统实验4.步进电机控制系统实验5.电气传动系统实验实验要求1.每个实验应详细阐述实验原理、实验步骤、实验数据分析等内容。
2.参加实验的学生应对所学理论知识和已学实验进行深度思考，总结出新的实验思路和设计方案。
3.学生应自行组装实验电路，并对实验过程进行详细记录与报告，体现出严谨的实验态度和高效的实验操作能力。
4.学生应根据实际需求设计实验电路，思考实验过程中存在的问题，掌握相关问题的解决方法，提高实际操作能力与设计创新能力。
课程设计成果1.本课程设计的主要成果为电力电子和电机控制综合实验，旨在培养电气工程学生的实际操作能力和综合实践能力。
2.学生应在实验中熟悉并掌握电力电子技术和电机控制技术原理、实验操作方法和实验数据分析等相关内容。
3.实验结果应在实验报告中详细阐述，对实验过程所产生的问题与解决方案进行总结，为学生的学术论文撰写奠定基础。
电路仿真与电路板设计项目化教程(基于Multisim与Protel)-直流调速电机
8.1.3 技能训练 1.复合式元件和总线结构的原理图绘制
总线
网络标号
C1
6 0p F Y1
C2
C R YSTAL
6 0p F
U1
1 2 3 4 5 6 7 8
P10 /T P11 /T P12 P13 P14 P15 P16 P17
图8-25 Update Design对话框
图8-26 出现警告的更新设计对话框
图8-33更新PCB生成的 图8-34 重新更新PCB生成的无
PCB文件
定义房间区域的PCB文件
2. PCB图中引出端的处理
图8-41 利用插接件引出的效果 图8-35 插接件属性设置图 图8-36 插接件J1及其连接
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
39 AD0 38 AD1 37 AD2 36 AD3 35 AD4 34 AD5 33 AD6 32 AD7
AD0 3 AD1 4 AD2 7 AD3 8 AD4 13 AD5 14 AD6 17 AD7 18
U2
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
2
U5B 4
P11 5
R8 1K P12
U5C 9
10
U5D 12 P13 13
Q3 NPN
3 74LS08 74LS08
6
8 74LS08
11 74LS08
VDD VCC1
9
VVSSS 4
U4
5 7 10 12 P14 6 P15 11
GND
IN1 IN2 IN3 IN4 EN A EN B
OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 SEN A SEN B
步进电机控制系统设计
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，具有快速启动能力，定位精度高，能够直接接受数字量，因此被广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、精确定位、计算机外围设备等，在现代控制领域起着非常重要的作用。
本设计运用了8086 CPU芯片以及74273芯片、8255A芯片和步进电机以及7位小功率驱动芯片ULN2003A、指示灯等辅助硬件电路，设计了步进电机正反转及调速系统。
绘制软件流程图，进行了软件设计并编写了源程序，最后对软硬件系统进行联合调试。
该步进电机的正反转及调速系统具有控制步进电机正反转的功能，还可以对步进电机进行调速。
关键词：步进电机；正反转；调速控制；ULN2003A芯片；8086微机系统1、课程设计任务书1.1任务和目的 (4)1.2设计题目 (4)1.3内容和要求 (4)1.4列出使用元器件和设备清单 (4)2、绪论 (4)3、步进电机的总体方案 (6)4、步进电机的硬件设计 (7)4.1总体设计思路 (7)4.2电路原理图 (10)4.3线路连接图 (11)5、步进电机软件设计 (12)5. 1流程图 (12)5.2控制程序 (14)&调试说明 (19)6.1调试过程 (19)6.2调试缺陷 (19)7、总结收获 (19)8、参考文献 (20)附录：元器件及设计清单1. 课程设计任务书1.1任务和目的掌握微机硬件和软件综合设计的方法。
1.2设计题目步进电机控制系统设计1.3内容和要求1. 基本要求：控制步进电机转动，要求转速1步/1秒；设计实现接口驱动电路。
2. 提高要求：改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3挡）；1.4列出使用元器件和设备清单8086cpu可编程并行接口8255指示灯键盘74LS138译码器驱动模块步进电机2. 绪论步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Step motor或Steeping motor、Stepper servo Steppe,等等。
电机与电气控制项目教程课程设计课程设计
电机与电气控制项目教程课程设计一、课程设计概述本课程设计将围绕“电机与电气控制”展开，通过对电气原理与控制基础的学习，设计一个小型电机控制系统。
该系统包括电机控制器、传感器、执行机构等部分，通过控制信号实现对电机的转速、转向等参数的控制。
通过该课程设计，学生可以深入了解电机控制领域的基础知识，提高实践操作能力，同时也为相关专业的学生提供一个实用的案例，帮助其更好地理解课程内容。
二、课程设计目标1.掌握电气原理与控制基础知识，理解电机控制方法；2.能够熟练运用电机控制器、传感器等设备进行实际控制操作；3.能够独立设计、开发小型电机控制系统；4.加深对课程内容的理解，提高综合应用能力。
三、课程设计内容1. 电子电路设计与实现1.电子元器件及其特性；2.基础电路设计；3.PCB绘制与焊接实现；4.电路调试及仪器使用。
2. 控制器程序开发1.单片机基础知识；2.控制器编程环境配置；3.程序编写与调试；4.控制器程序优化。
3. 传感器与执行机构选择1.传感器种类与特性；2.执行机构种类与特性；3.传感器与执行机构的搭配与应用。
4. 系统调试与优化1.系统整体测试与调试；2.优化系统控制算法；3.系统性能指标测试与优化。
四、课程设计过程1. 选题根据学生所学专业与实习方向，选定研究方向，建立课程设计项目。
2. 开题针对选题，进行相关文献调研，确定设计目标和方案。
3. 学习专业知识•学习电机原理：了解电机类别与结构，电机特性参数；•学习控制理论：研究电机控制方法，建立数学模型；•学习电子电路与单片机编程：熟悉电子元器件特性，学习基础电路与单片机编程。
4. 实践探索1.PCB设计与制作：选定电路方案，利用设计软件完成原理图、PCB图设计，进行电路焊接以及系统调试；2.控制器编程：独立设计编写控制程序，并进行优化；3.传感器与执行机构选择：选型并搭配传感器与执行机构，完成整套系统集成。
5. 测试和总结进行小型样品的系统测试，进行优化改善；撰写课程设计报告，总结课程设计过程与成果。
电机设计培训教程
内装压：外径尺寸大，影响装片。装片时冲片翘起影响槽形质量； 外径尺寸小，一是影响铁心内径与机座铁心档的同轴度，二是影响铁心散
热。 4.1.5 铁心槽形尺寸（透光尺寸）超差：一是下线困难，易造成破压。二是浸漆时，槽 与线圈之间的缝隙很难填满，影响线圈散热。 4.1.6 齿外涨超差：漏磁路径加长，附加损耗增大。 4.1.7 定子铁心内外径同轴度超差：使电机气隙不均，磁拉力不均，增大电机的噪声与 振动，严重时造成定转子铁心相擦（扫膛）。 4.2 转子铁心（铸铝转子） 4.2.1 铁心长度超差：铁心短或松，造成铁心重量不足，减小了导磁截面，磁阻增大， 激磁电流增大，功率因数降低，同时使定子电流增大，效率降低，温升高；铁心长，漏 磁路径加长，附加损耗增大。 4.2.2 槽形不齐：
磨损极限
-0.10
-0.13
-0.15
-0.17
-0.195
-0.225
2 铁心长度 L 公差参见表 2-3
表 2-3 铸铝转子铁心长度公差表
铁心长度 L
公差
铁心长度 L
公差
≤150
+2.0 0
＞300～600
+4.0 0
＞150～300
+3.0 0
＞600
+5.0 0
3 槽斜度，按 GB/T1804-C。
内园
单冲转子槽（切气隙）。 复冲转子槽。
4
扭 90°
2.7 剪方料
冲轴孔→冲外园→冲扣片槽→冲键槽→冲定子槽切内园→冲转子
槽（切气隙）。
2.8 级进冲 1、四工位方案： 冲转子槽、轴孔及工艺定位孔→冲定子槽、键槽、扣片槽→分离转子片→分离定
三相同步电机电机设计计算程序教程
气隙，定子齿，轭磁压降之和Fδtj= （86）计算漏磁几何尺寸 Υ1= Υ2= am= ap= hpm= （87）磁极压板厚d‘= 磁极压板宽b’= 磁极计算长度lm‘= 极靴漏磁导Λp= 极身漏磁导Λm= 磁极漏磁导Λ= (93)每极漏磁通φσ= 漏磁系数σ= 磁极磁通φm= 磁极极身截面积Sm= （97）极身磁密Bm= 转子轭磁密Bjr= 残隙处磁密Bσ2= 极身磁压降Fm=
0.9 0.51
0.1 0.15
1.5 0.2 1.80056508 0.20466648 0.768918527 437.3640556 3679.473134
1.7017 1.734425 1.930775 1.778058333 0.834425 0.910775 0.859875
2.26 1.82
磁极铁芯净长度lfem=
75 400 1500 50 0.8
3 135.3204388
2 36.92
26 20.4204 20.4204
24 0 0 0.96 23.04 24 22.8
铁芯计算长Leabharlann li24.2最小气隙δ=
0.1
最大气隙δm=
0.15
定子绕组
（20）每极每相槽数q=
4
定子槽数Z1=
给定区
额定功率PN=
额定电压UN=
额定转速nN=
额定频率f=
额定功率因数cosφ=
额定相数m=
额定电流IN=
定子计算区
极对数P=
定子外径D1=
定子内径Di1= 极距τ= 圆周速度v=
定子铁芯总长度Lt=
通风道数nK= 通风道宽度bK=
定子叠压系数Kfet=
定子铁芯净长度Lfet=
MIT电机学教程中文版第4章
麻省理工学院电气工程和计算机科学系6.685 电机课程讲义4：基本的同步电机模型2005年9月5日James L. Kirtley Jr.版权所有，20031．前言本节的目的在于，给出一个简单但具有物理意义的同步电机模型，这是电动机方面的主课之一。
我们可从不同角度考察该模型。
这将有助于理解电动机分析，尤其是在某一分析图像比其他图像更合适的情况下更是如此。
在此还将考察操作和尺寸估计事宜。
在此过程中，我们将从两个视角考察电动机绕组。
一方面，我们会将绕组近似为电流和磁通匝连数的正弦分布。
随后，我们将采取集中线圈观点，并将其一般化，给出更真实、更有用的绕组模型。
2．物理图像：电流片描述考虑下面给出的简单图像。
“电动机”由同轴的圆柱形转子和圆柱形定子构成，在其表面上呈正弦电流分布：转子的外表面和定子的内表面。
图1：基本电动机模型：轴视图转子和定子体由高磁导率材料制成（我们将其近似为无限的，但需要在以后仔细考察）。
此外，我们还假定转子和定子的电流分布为轴向的（z）和正弦分布：在此，角度φ是转子的实际角度。
转子上的电流分布相对于转子是固定的。
现在，假定气隙尺寸远小于半径：g << R。
不难看出，根据该假定，径向磁通密度Br在气隙上近似均匀（也就是说，不是半径的函数），并且服从：12随后，可将该情形下的径向磁通密度简化为：现在，能够计算转子和定子表面上的引力，面电流分布是方位磁场：在定子表面，，在转子表面，。
因而在转子表面，引力为：其平均值可简化为：在定子表面执行相同运算，可得到相同结果（符号相反）。
为了确定转矩，使用：考虑以下几点： 1.对于给定的表面电流值Ks 和Kr ，转矩是线性尺寸的3次幂。
这意味着，对于电动机尺寸，所达到的切应力为恒量。
电动机转矩密度和电动机体积之比为常数。
2.在另一方面，如果气隙保持不变，转矩为电动机体积的4次幂。
由于电动机的体积为3次幂，这意味着电动机转矩是电动机尺寸的4/3次幂。
电机与电气控制项目教程教学设计教学设计
电机与电气控制项目教程教学设计一、前言电机与电气控制是电气工程中非常重要的核心内容之一，涉及到电路、控制、机械、物理等多个学科的知识点，应用广泛而深入。
本教程旨在通过系统的教学设计， help 学生掌握电机与电气控制理论及实践应用，引导学生探究和创新的精神，在电气控制技术领域中发挥自己的才能。
二、教学原则1.学生为中心，鼓励合作学习与探究性学习。
2.教学内容生动有趣，激发学生的学习热情。
3.课程目标明确，注重实践操作。
4.鼓励创新，激发学生的创造力和探究精神。
5.注意知识的渐进式传授，增加其可扩展性。
三、课程设计1.课程基本框架课程名称学分学时注释电机与电气控制 3 48课程编号统计学年度第一学期课程名称学分学时注释任课教师2.教学内容本教程主要包括以下内容：1）电机原理和分类2）电机控制方法及技术3）传感器技术4）电机系统的故障诊断方法5）PLC及其应用6）电机控制系统设计与仿真3.教学方法1)翻转课堂在授课过程中，采用“翻转课堂”的教学方式，老师先为学生提供授课内容，学生自己用约定的方式准备预习，以达到更好的学习效果，再回到教室上课。
在上课环节，老师通过互动式的、生动的授课形式，激发学生学习的兴趣。
2)课堂讲解和案例演示老师通过讲解电机及其控制技术的实际案例以及电机工作原理及其分类、传感器技术以及PLC及其应用等方面的知识点，以此来加深学生对知识的了解与掌握，同时利用在线仿真软件等工具进行电机控制系统设计和仿真。
3）实验教学在课程的最后阶段进行实验课程的设计，将学生的学习成果转化为实际的产品并加以测试、排除故障等，通过实践与应用，加深学生对电机控制技术及PLC相关知识的理解与掌握。
四、教学评价本课程采用多元化的教学评价方式，包括作业考核、小论文撰写、课堂互动情况、终期考试等，根据综合评价得出学生成绩。
同时，也鼓励学生通过实践设计和开源项目开发等方式，获得实践经验和实际成果，形成个性化的评价机制。
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安培环路定律：在磁场中，磁场强度H沿任意一
个闭合曲线的线积分，等于该闭合曲线所包围的全部电流的 代数和，可表达为：
∮c Hdl= ∑i
式中各电流的符号有右手定则确定。
电磁感应定律：
定义 因磁通量变化产生感应电动势的现象（闭合电路的一部分 导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电 流，这种现象叫电磁感应 发现者 1820年H.C.奥斯特发现电流磁效应后，许多物理学家便试 图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作 用的问题，1822年D.F.J.阿喇戈和A.von洪堡在测量地磁强 度时，偶然发现金属对附近磁针的振荡有阻尼作用。1824 年，阿喇戈根据这个现象做了铜盘实验，发现转动的铜盘 会带动上方自由悬挂的磁针旋转，但磁针的旋转与铜盘不 同步，稍滞后。电磁阻尼和电磁驱动是最早发现的电磁感 应现象，但由于没有直接表现为感应电流，当时未能予以 说明。
后来，给出了确定感应电流方向的楞次定律以及描述电磁感 应定量规律的法拉第电磁感应定律。并按产生原因的不同， 把感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种，前者起源 于洛伦兹力，后者起源于变化磁场产生的有旋电场。
简介
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、 磁现象之间的相互联系和转化，对其本质的深入研究所揭示 的电、磁场之间的联系，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有 重大意义。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测 量等方面都有广泛的应用。 若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈 匝数，Δ为磁通量变化量，单位Wb ，Δt为发生变化所用时间， 单位为s.ε 为产生的感应电动势，单位为V.
∑u＝ ∑e
而对于正弦稳态交流电路，其相量形式为：
∑U＝ ∑E
二。基本电磁定律
1。磁场的基本物理量
磁感应强度：又称磁通密度：表征磁场特性的一个基本 物理量，表示空间某一点的磁场强弱（量值）和方向。用B 表示，单位是T（1T=1Wb/M2）。
磁通（量）：磁感应强度矢量的通量，用φ表示，单位是 Wb。磁场中经过一个曲面S的磁通为：
出发电机的理论基础。 电磁感应定律：E=n△φ/△t
电磁力定律：F=nBli
两大定律确立了电机的数理基础。
第一章 概述
• 一、电机的发展
1。电机的定义
电机是一种其工作原理基于电磁感应原理和电磁力定律之上，实
现机电能量转换或电能特性变化的机械。
具有电能生产、传输和使用或作为电量之间、电量与机械量之间的
代数和在任何时刻恒等于零。
∑i＝0
该定律也用于包围几个节点的闭合面，即流出闭合面 的电流等于流出该闭合面的电流，这称为电流的连续性。 所以基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性。
2。基尔霍夫电压定律
在集总参数电路中，沿任一回路内所有支路或元件电 定律也可表述为：任一回路内的电压的 代数和等于电动势的代数和，即：
1882年，法国人德普勒发现远距离送电办法。
同年，美国人爱迪生建成人类历史上第一座火力发 电站。
中国最早使用电能是清光绪五年(1878年)，当 时在上海的英国殖民主义者为了欢迎美国总统
格兰脱路过上海，特地运来了一台小型引擎发 电机，从清光绪五年(1879年)8月17日至18日在 上海外滩使用了两个晚上。清光绪八年(1882 年)7月26日，英国商人开办的上海电光公司所 属的乍浦路电灯厂开始发电，这是我国土地上
φ=∫s BdS
在磁感应强度为B的均匀磁场中，通过垂直于磁场，面积 为A的平面的磁通为：
φ=BA
磁场强度：表征磁场特性的另一个基本物理量，用H表 示，单 位是A/m，也是矢量。
磁导率：将磁介质中某点的磁通密度与磁场强度的之比， 定义为磁介质的磁导率。用μ表示，即 μ =B/H，单位是H/m，其值由磁场改点处的磁 介质性质决定。由于矢量B和H通常方向相同， 因此也可写成矢量式：B= μH。
1。发电机：把机械能转换为电能 2。电动机：把电能转换成机械能 3。变压器、变频器、交流机、移
相器：分别用于改变电压、频 率、电流、相位。 4。控制电机：在自动控制中作为执
行、检测和解算元件。
第二章 电机学中常用的电工定律
一。电路定律
1。基尔霍夫电流定律 在集总参数电路中的任一节点处，所有支路的电流的
变换器的功能。
2。电机的发展史
1831年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，提出发电机的理
论基础。
电磁感应定律：E=n△φ/△t
电磁力定律：F=nBli
两大定律确立了电机的数理基础。
1866 年，德国人西门子发明第一台发电机，同一时 期电动机被发明出来。
19世纪70年代，可实际使用的发电机投入使用。
1831年8月，M.法拉第在软铁环两侧分别绕两个线圈 ，其 一为闭合回路，在导线下端附近平行放置一磁针，另一与 电池组相连，接开关，形成有电源的闭合回路。实验发现， 合上开关，磁针偏转；切断开关，磁针反向偏转，这表明 在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到， 这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验， 把产生感应电流的情形概括为 5 类 ：变化的电流 ， 变化 的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的 导体，并把这些现象正式定名为电磁感应。进而，法拉第 发现，在相同条件下不同金属导体回路中产生的感应电流 与导体的导电能力成正比，他由此认识到，感应电流是由 与导体性质无关的感应电动势产生的，即使没有回路没有 感应电流，感应电动势依然存在。
正式发电的第一座电厂。在这座发电厂发电后 第6年，津京开始办电，并在华北最早使用电 力。
中国1912年4月在昆明西郊建立了第一座水轮机 发电站——石龙坝水电站，装机容量为240kW， 所用水轮发电机为德国西门子生产。 这座发电
站现在还在继续工作。
二。电机的分类：
（一） 电机的分类方法很多，按功能分：
电机基本知识
－－－及单相串激电机设计
第一章 概述
一、电机的发展
1。电机的定义 电机是一种其工作原理基于电磁感应原理和电磁力
定律之上，实现机电能量转换或电能特性变化的机械。 具有电能生产、传输和使用或作为电量之间、电量与
机械量之间的变换器的功能。
2。电机的发展史 1831年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，提