电机原理及应用
一、课程介绍
《电机原理及应用》主要介绍系统电机系统的基本原理。通过对电机和电力电子磁场及等效电路的分析，使学生理解在汽车应用中直流电机、交流电机及电力电子的特性和控制原理。
本课程所讲述的内容有绪论、直流电机、电力电子、交流电机等共4章，教学部分共包含理论24学时，以大作业形式结课。
Introduction
Fundamental principle of electric motor is introduced. In this course, though the analysis of magnetic field and equivalent electric circuit of electric motors and power electronics, the students are expected to understand the characteristics and control principles of electric motors with automotive applications.
5 chapters (24 lessons) including Introduction, DC motor, Power electronics, and AC motor will be introduced in this course, and the course scores will be primarily based on a final project.
课程基本信息
课程名称 |
电机原理及应用 |
课程编码 |
421203 |
英文名称 |
Principle and application of electric motor |
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课程学时 |
24 |
课程学分 |
1.5 |
课程类别 |
学科基础课 |
课程性质 |
选修课 |
开课学期 |
第6学期 |
课内实验学时 |
24 |
适用专业 |
电气工程专业以外的所有工程类专业 |
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开课单位 |
宝盈集团bbin平台内燃机系 |
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选用教材 |
《车用电机原理及应用》.机械工业出版社.袁新枚 编著 |
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主要参考书 |
1.《电机传动系统控制》.机械工业出版社. Seung-Ki Sul著 |
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制定人 |
袁新枚 |
制定时间 |
2018年9月 |
教学大纲
1、教学目的
1.1 教学目标
“电机原理及应用”是一门选修课程。开设此课程旨在拓展学生的视野，掌握电机科学与技术中的基础知识、基本理念、工作原理和实际应用技能，为学生在控制、汽车等工程领域更好的理解电气驱动系统做好必要的知识储备。
本课程达成如下业务能力培养要求：
培养学生能够综合应用数学、自然科学和工程科学的科学原理和技术方法，通过文献检索与综述研究分析车辆工程领域中复杂工程问题，以获得有效结论的能力。掌握振动与噪声的基础知识，了解车辆振动与噪声的特点，掌握分析问题解决问题的方法，能够通过分析得到解决车内车外噪声的有效结论。
使学生了解汽车振动与噪声研究与汽车发展趋势的关系，能够理解和评价车辆工程实践与环境保护的关系。了解汽车发展的趋势，了解汽车振动与噪声的危害，掌握汽车振动与噪声测试技术，使得学生能够理解和评价车辆工程实践与环境保护的关系。
1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系
表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系
教学目标 |
毕业要求指标点（二级） |
教学目标1：具备在多学科环境中决策复杂工程问题技术方案的能力。 |
11.2能够综合应用电磁、机械和控制等的学科的原理和技术方法，分析解决汽车领域电机系统的建模与控制问题。 |
教学目标2：具有自主学习和终身学习的意识。 |
12.1 能够基于物理基础和工程应用背景，学习掌握相关领域的新知识和新方法。 |
2、教学要求
教师要积极备课，认真准备实验，对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。授课在多媒体教室，充分利用多媒体动画教学课件，结合典型实用案例和相关软件，边授课边演示。做到授课内容与大纲相符，注重大作业中培养学生独立解决问题的能力，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。
3、预备知识或先修课程要求
微积分、线性代数、大学物理、计算机程序设计、自动控制原理。
4、教学方式
课程采用多媒体动画教学。理论授课24学时，教师讲授、课堂讨论与课后大作业相结合；大作业鼓励学生自主完成，对于能力不足的学生，也可以提供一定的参考。
表2教学方法（与教学目标对应）
教学方法 |
教学目标 |
教学方法包括：理论部分以课堂讲授为主，配以适当的讨论，采用多媒体授课。 |
教学目标1能够综合应用电磁、机械和控制等的学科的原理和技术方法，分析解决汽车领域电机系统的建模与控制问题。 |
教学目标2能够基于物理基础和工程应用背景，学习掌握相关领域的新知识和新方法。 |
5、实验环境和设备
投影+白板
6、课程教学内容及学时分配
6.1课程内容
第1章 绪论（2学时）
教学重点：本课程主要内容和电机的定义
习题作业：无
学习要求：了解本课程的内容及什么是电机
第2章 直流电机（10学时）
第一节 直流电机的原理及分析（4学时）
第二节 直流电机的控制（4学时）
第三节 直流电机的效率与外特性（2学时）
教学重点：直流电机等效电路、转矩控制的概念、效率与外特性的分析
习题作业：大作业（包含直流电机稳态及瞬态工作的分析与仿真建模）
学习要求：理解直流电机等效电路的物理含义、了解直流电机转矩控制的思想及闭环控制下直流电机的动态特性，能够近似计算电机外特性及效率特性。
第3章 电力电子（6学时）
第一节 PWM的原理（2学时）
第二节 单极双掷开关（2学时）
第三节 电力电子电路的实现（2学时）
教学重点：了解PWM的原理及应用，学习采用单极双掷开关分析电力电子电路的方法。
习题作业：无
学习要求：掌握占空比的计算机，可以利用单极双掷开关原理分析推导buck和boost电路。
第4章 交流电机（6学时）
第一节 交流电机的原理（2学时）
第二节 交流电机的建模（2学时）
第三节 交流电机矢量控制（2学时）
教学重点：park变化及旋转坐标系下的交流电机模型，矢量控制的思想及与直流电机转矩控制的关系
习题作业：无
6.2教学内容与教学目标对应关系
表3 教学内容与教学目标对应关系
教学内容 |
教学目标 |
理论课程内容 |
教学目标1能够综合应用电磁、机械和控制等的学科的原理和技术方法，分析解决汽车领域电机系统的建模与控制问题。 |
教学目标2能够基于物理基础和工程应用背景，学习掌握相关领域的新知识和新方法。 |
7、实验项目内容、学时分配、实验小组
无
8、考核要求、考核方式及成绩评定标准
8.1考核方法
表5考核方法（与教学目标对应）
考核方法 |
教学目标 |
1、针对学习效果进行考核。 2、考核方式：大作业、课堂考勤提问。 3、考核依据：大作业、课堂考勤提问。 |
教学目标1能够综合应用电磁、机械和控制等的学科的原理和技术方法，分析解决汽车领域电机系统的建模与控制问题。 |
教学目标2能够基于物理基础和工程应用背景，学习掌握相关领域的新知识和新方法。 |
8.2考核标准
表6 考核标准
考核方式 |
教学目标 |
评价标准 |
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0~59 |
60~69 |
70~79 |
80-89 |
90~100 |
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大作业 |
能够综合应用电磁、机械和控制等的学科的原理和技术方法，分析解决汽车领域电机系统的建模与控制问题。 |
不能综合应用运用物理原理进行电机建模，结论错误。 |
完成较正确的建模及分析计算，结论不够准确。 |
基本能完成正确的建模及分析计算，结论基本准确。 |
完成正确的建模及分析计算，结论基本准确。 |
在完成正确的建模及分析计算基础上，能结合多学科进行更深入的分析。 |
能够基于物理基础和工程应用背景，学习掌握相关领域的新知识和新方法。 |
不查阅相关资料，不了解课程内容以外的知识。 |
查阅资料较少，很少了解课程内容以外的知识。 |
能自主查阅一定的资料，学习仿真软件、电机应用等课外的知识和方法。 |
在自主查阅一定的资料的基础上，能较好的学习使用仿真软件、电机应用等课外的知识和方法。 |
准确深入的理解仿真软件使用、电机系统应用等课外新知识和新方法。 |
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8.3成绩评定
（1）课程作业
采用百分制。由教师根据大作业的实际完成情况，给出成绩。
（2）成绩评定
本课程考核性质为考查，综合考虑作业、实践实验的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：
总成绩=大作业（70%）+课堂考勤提问（30%）。
9、其他说明
根据各个专业的特点，授课内容可以有所侧重或选择。
