电机设计课程教学大纲

电机设计课程教学大纲（ElectricMachineDesign）一、课程概况课程代码学 分：2学 时：32（其中：讲授学时32）先修课程：电路分析、电机学、工程电磁场适用专业：电气工程及其自动化教 材《电机设计（第2版陈世坤主编机械工业出版社（2008.3重印）二、课程目标及对毕业要求的支撑点序号课程目标支撑毕业要求观测点毕业要求掌握主要尺寸关系式及各观测点3.2能够针对微特电机与电力装备相关领域的复杂工程问题，进行特定的需求分析，设计实施过程中的工艺流程、相关控制系统和单元，体现创新意识。毕业要求3设计/开发解决方案备相关领域的复杂工程问题设及环境等因素。开槽方法；掌握电机磁路和阻抗参数的计算方法，能够分析集肤效应1和饱和效应对参数的影响，能够根据不同设计任务给出电机设计方案，并进行综合分析和最佳方案选择，解决电机与负载性能匹配的复杂工程问题。2：掌握各损耗产生的原因、5.2能够正确选择与使用现代电气毕业要求5使用现代工具：能够针对复杂电气工程问题，选择、使用与开发恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对微特电机与电力装备相关领域复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。程实际中的计算方法，能够分析电技术、资源和工具，2对微特电机与电力装备相关领域的复杂工工作性能的计算方法，能够分析设程问题进行预测和模计条件的改变对电机性能的具体拟，并能够理解其局影响并做出正确评价。限性。三、教学内容及要求序号教学内容思政元素预期学习成果教学学时教学方式支撑课程目标马伟明院士为电机发展概况及“国产航母装电机设计中主要上中国心”的任务及依据：行故事，引导学了解国内外电机行业的发展业的发展概况、生坚定胸怀祖概况、现状包括发电机、新1研究热点及学科发展趋势；电机设计中主要任务国、服务人民的理想信念，以国家利益为能源汽车用永磁电机、高速2讲授/讨论目标1及依据。点和学科发展趋势,掌握电重点和难点：电终将取得辉煌机设计中主要任务及依据。机设计任务；电成就，激发民机设计依据。族荣誉感和责任感。电机各尺寸的确结合主要尺寸关系式及电磁负荷对电机尺寸、性能的影响，介绍航天及探月设备中电机的设计，激发学生报国热情。了解主要尺寸，理解主要尺寸关系式推导，掌握主要尺寸关系式中各参数的物理意义以及对电机尺寸、性能的影响；能够应用其结论及推论。掌握电磁负荷选择的依据及对电机性能的影响，能够对具体应用做出合理的选择。理解主要尺寸比的物理意义，掌握主要尺寸比以及对电机结构、性能的影响，能够对具体应用做出合理的选择。掌握电机主要尺寸及气隙的确定；了解系列电机的定义、电机的几何相似定律以及系列电机设计特点。理解定子槽数和槽型的选择每相串联导体数、每槽导体讲授讨论等/堂定：主要尺寸关系式及电磁负荷的选择、定转子2计。重点和难点：主6目标1要尺寸关系式及推论；电磁负荷的选择原则；开槽方式及尺寸确定。PAGEPAGE349数计算、转子槽数和槽型的选择原则。掌握“磁开槽、电校核”和“电开槽、磁校核”等定转子开槽原则及适用情况，并能够应用该原则完成定转子冲片设计及槽满率计算、端环尺寸的设计方法。3磁路计算：内部磁场分布及场化路等效、齿算。重点和难点：场化路原则；气隙磁压降。鸡西煤机厂购买英国摩利公司牵引电机性价比极低，性能差，本课题组成功解决该电机的国产设计问题，性能优越，价格低廉，节约大量外汇，填补国内空白。了解电机内磁场分布情况，理解磁场到磁路的简化等效方法，掌握不同结构电机磁路的组成，能够分析磁路变化对电机性能及参数的影响。了解磁路计算时等效的原则，理解气隙磁密计算时在轴向、周向及径向如何等效，掌握定转子表面光滑和定转子表面开槽时气隙磁压降的计算方法以及计算极弧系数、气隙轴向计算长度和气隙系数的计算。掌握饱和与不饱和时齿磁密的计算方法、齿部计算长度的确定，进行齿部磁压降计算。掌握齿、极联轭磁压降的计算方法，了解磁极磁压降计算，明确电机磁路计算的目的，能够进行感应电机磁化电流的计算和电机空载特性曲线的计算。4讲授讨论等124参数计算：参数的分类及电阻计算、电抗计算、饱和与集肤效应对电机参数的影响。重点和难点：电抗计算；饱和与集肤效应对电机参数的影响。讲述哈电在三峡发电机研发中，世界首次实现全空冷结构的研发过程，使学生认识到要在扎实理论研究的基础上，勇于尝试新技大胆创新，激励学生勇攀科技高峰。了解电机参数定义及分类，理解参数的一般计算方法；掌握绕组电阻计算、转子电阻的计算方法。掌握电机主电抗的计算方法及过程；掌握各种漏电抗的计算方法及其影响因素，能够应用电抗计算公式进行分析电抗的变化以及对电机性能的影响。掌握饱和与集肤效应对电机参数的影响。6讲授讨论等/堂12佳木斯电机股份有限公司，如何通过采用材料并优化，实现电机的高效节能设计，在激烈的国际市场竞争中，脱颖而出，激发学生的爱国感。了解电机内五种损耗的分具体的位置、相关影响因素及工程计算方法，能够针对具体电机分析降低损耗可采5算：损耗计算、运行性能计算、起动性能计算。重点和难点：耗分析；性能提升；起动分析。效应对漏抗的影响、集肤效6讲授讨论等目标2应对转子参数的影响。掌握起动电流计算、起动转矩的计算方法，能够针对具体电机分析参数、尺寸等改变对电机起动性能的影响。永磁材料特性及介绍国外对稀土材料的定价权控制，激发为国家在相关领域做贡献。了解永磁材料的特性特性、磁化性能以及在电机中的应用情况。了解永磁电机优势、结构特点和永磁体结构形式。讲授讨论等永磁同步电机的结构：永磁材料6特性、永磁同步电机的结构。2目标2重点和难点：永磁材料特性；永磁磁极结构。结合国内新能永磁同步电机的性能计算：永磁况，引导学生同步电动机基本了解国内汽车掌握永磁同步电机基本电磁7电磁关系、永磁同步电动机性能计算。电机的现状以及和欧美的差距，激发学生关系的推导过程及得到的结6讲授/讨论目标2重点和难点：永奋发图强的报体电机分析参数、尺寸等改教学磁同步电动机基国热情，并付变对电机起动性能的影响。等本电磁关系、永诸行动，为缩磁同步电动机性小国内外差距能分析提升。贡献自己的力量。四、课程实施（一）教学方法与教学手段问-思考-讨论-回答-讲解”、翻转课堂及案例教学等形式，考虑知识点的难易程学知识。对所学知识的应用能力、创新能力和工程能力。电机设计问题的解决能力和知识迁移能力。（二）课程实施与保障主要教学环节质量要求1备课划，编写每次授课的教案。教案内容包括章节标题、教学目的、教法设2讲授采用多种教学方式（如启发式教学、案例分析教学、讨论式教学、翻转课堂等），注重培养学生发现、分析和解决问题的能力。知识的过程中，保持较为浓厚的学习兴趣。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：按时按量完成作业，不缺交，不抄袭。书写规范、清晰。（3）解题方法和步骤正确。教师批改和讲评作业要求如下：学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。学生作业的平均成绩应作为本课程总评成绩中平时成绩的重要组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改进学5成绩考核本课程考核的方式为开卷考试。监考由学院统一安排。有下列情况之一者，总评成绩为不及格：1/3以上者。1/3以上者。五、课程考核（一）课程考核包括期末考试、平时及作业考核，期末考试采用闭卷笔试。（二）总评成绩=平时表现×10%+平时作业×30%+期末考试×60%。具体内容和比例如表所示。基本概念、原理理解（30%左右）：重点考察学生对电机设计基本概念、原理、一般原则及方法的掌握程度。基本形式为：选择题、填空题、简答题。（40%左右影响因素和设计流程的掌握程度，基本形式有：简答题、综合分析题。（30%左右及分析方法解决问题的能力。基本形式为：论述题、计算题。考核环节成绩比例考核内容与评价细则支撑目标目标1目标2平时表现10%以随机的形式，在每章内容进行中或结束后，随堂问答或题目测试，主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力，结合平时考勤，最后按10%计入课程总成绩。5%5%作 业30%完成课后习题、大作业，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，对每次作业完成情况做记录并百分制打分。15%15%期末试卷60%题型考核内容及相应题目填空题重点考察学生对电机设计基本概念、原理、一般原则及方法的掌握程度。10%选择题重点考察学生对电机设计基本概念、原理、一般原则及方法的掌握程度。10%简答题重点考察学生对电机性能指标的综合影响因素和设计流程的掌握10%10%程度。综合设计题重点考察学生综合运用电机设计基本原理及分析方法解决问题的能力。10%10%合 计100%50%50%备注：1.课程目标达成度计算方法如下：各课程目标达成度=支撑该课程目标相关考核环节平均得分之和支撑该课程目标相关考核环节总分之和2.作业包括课后习题、单元测试、课程论文、案例分析、综合设计大作业、网络课堂学习等等。六、有关说明（一）持续改进（二）参考书目及学习资料陈世坤，电机设计（2版），北京：机械工业出版社，2002（2008.3重印）王秀和，永磁电机（2版），北京：中国电力出版社，2011.1唐任远，现代永磁电机理论与设计，北京：机械工业出版社，1997.12（2006.5重印）.附录：电机设计各类考核评分标准平时表现评分标准表现水平100＞x≥9090＞x≥8080＞x≥7070＞x≥60x＜60课堂表现笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。在以客观题为主的APP线测验中，准确90%以上，顺利完成对知识的记忆和理解。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率80%APP完成对知识的记忆和理解。笔记不完整，般，回答问题60%。在以客APP在线测验中，准确率为完成对知识的记忆和理解。听课不够认观题为主的APP在线测部分完成对知识的记忆和理解。6观题为主的APP60%解。课堂讨论（分组讨论）能够应用所学的知识和原理，很好地按课程目标要求识别和判断节，经过分析、推理、整合后提出自己的观点，并有充足的证据支撑能够应用所学的知识和原理，较好地按课程目标要求识别和判断节，经过分析、推理后提出自己的观点，并有证据支撑能够应用所学理，基本上按课程目标要求识别和判断问节，提出自己的观点（仅罗列），同时有证据支撑能够应用所学的知识和按课程目标要求识别和判断问题的出自己的观（仅罗列有部分证据支撑不能应用所学的知识和原理，针对问题提出自己的观点，无证据支撑，平时作业作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。自主学习能力、分析问题及解决问题能力训练很好地完成作业完整，准确80%迹工整。自主学习能力、分析问题及解决问题能力训练较好地完成2以内，准确率70%主学习能力、分析问题及解决问题能力训练基本完成不交作业360%。自主学习能及解决问题能力训练部分完成不交作业未完成大作业评分标准表现水平100＞x≥9090＞x≥8080＞x≥7070＞x≥60x＜60方案分析比选能够运用所学原理和方法，献，进行方案选，影响因素考虑全面，方案科学合理能够运用所学原理和方法，献，进行方案选，影响因素面，方案合理能够运用所学原理和方法，献，进行方案选，影响因素面，方案较合理能够运用所学原理和方法，献，进行方案选，能够考虑素，方案基本合理缺少方案的分析和比选，未素，方案设计不合理设计计算理，设计计算90%。设计环节较全理，设计计算80%。流程较完整，设计参数选取较合理，设计计算准确率大于70%。整，设计参数理，设计计算60%。流程不完整，设计参数选取不够合理，设计计算准确率低于60%。总结报告总结报告内容符合要求、撰写规范，充分了考虑社会、安全、文化以及环境等制约因素；总结报告展现的结果与设计书一致且完整总结报告内容符合要求、撰写规范，考虑社会、安全、文化以及环境等制约因素；总结报告展现的结果与设计书一致，且较完整总结报告内容符合要求、撰写较规范，基本能够考虑社会、安全、文化