参数化分析法在电机类课程教学中的应用

参数化分析法在电机类课程教学中的应用

彭俊军

河北机电职业技术学院 河北 邢台054002

[摘 要]电机类课程作为电气工程及其自动化专业的重要基石，涵盖了丰富的物理概念和复杂的计算过程，对学生的学习能力提出了较高要求。然而，传统的教学方法往往难以有效帮助学生理解和掌握这些抽象而复杂的内容。本文将参数化分析法引入电机类课程的教学中，通过对电机的物理量参数进行深入分析和计算，旨在简化复杂的计算过程，提高学生的学习效率和理解能力。本文以永磁同步电机为例，详细探讨了参数化分析法在电机类课程教学中的应用，并通过理论分析和案例展示，验证了该方法的有效性和可行性。本文的研究不仅丰富了电机类课程的教学方法，也为相关专业的教学改革提供了新的思路。

[关键词]电机类课程；参数化分析法；永磁同步电机；教学效率；教学改革

[中图分类号] G642 [文献标识码]A [文章编号]1687-9534(2025)-0085-17 [收稿日期]2025-04-22                                                          

一、引言

电机类课程是电气工程及其自动化专业中不可或缺的一部分，它涉及电机的基本概念、工作原理、性能参数以及电磁转矩、磁场分布、电磁功率等复杂物理量的分析计算。然而，由于电机类课程的内容抽象、计算量大，导致学生在学习过程中感到困难和迷茫。为了解决这一问题，本文将参数化分析法引入电机类课程的教学中，试图通过该方法帮助学生更好地理解和掌握电机类课程的难点内容。

参数化分析法是一种将复杂问题简化的有效方法，它通过将一组物理量划分成若干个独立单元，对每个单元分别进行研究和分析，从而得到多个变量间的相互关系。这种方法可以在一定程度上简化复杂的计算过程，降低学生的学习难度，提高学习效率。因此，将参数化分析法应用于电机类课程的教学中具有重要意义。

二、参数化分析法的基本原理

参数化分析法是一种基于数学模型和物理参数对系统进行描述和分析的方法。在电机类课程的教学过程中，参数化分析法可以帮助学生更好地理解电机的物理概念和原理，掌握电机的性能参数和计算方法。

（一）电机类课程的教学特点

电机类课程的教学主要包括理论教学和实验教学两大部分。理论教学部分主要介绍电机的基本概念、工作原理和性能参数等，而实验教学部分则通过实验来验证和巩固理论知识。在教学过程中，教师需要注重理论与实践的结合，通过生动的案例和实验来帮助学生理解和掌握抽象的概念和原理。

（二）参数化分析法的基本思路

参数化分析法的基本思路是将电机的物理量参数进行划分和分类，对每个参数进行独立的研究和分析。通过对每个参数的深入理解和计算，可以得到电机各个部分之间的相互作用和关系。这种方法可以帮助学生更好地理解电机的内部结构和工作原理，掌握电机的性能参数和计算方法。

三、参数化分析法在电机类课程教学中的应用

（一）永磁同步电机的参数化分析

永磁同步电机是一种结构简单、效率高的电机类型，广泛应用于各种工业和民用领域。在永磁同步电机的参数化分析过程中，首先需要了解电机的结构和工作原理。永磁同步电机由定子和转子两部分组成，其中定子部分通过极弧系数将转子分为两个子母区，子区内定子绕组和转子绕组的电枢绕组均采用单相绕组形式。

在参数化分析过程中，需要对永磁同步电机的各个参数进行深入研究和分析。例如，对于定子铁心部分，需要计算其长度、内径和外径等参数；对于转子部分，需要计算其体积、磁导率、磁通密度和转矩等参数。通过对这些参数的深入理解和计算，可以得到永磁同步电机的性能参数和计算方法。

（二）案例展示

为了更好地说明参数化分析法在电机类课程教学中的应用，以下将以一个具体的案例进行展示。

某高校电机类课程的教学过程中，教师设计了一个关于永磁同步电机的参数化分析案例。在该案例中，教师首先介绍了永磁同步电机的结构和工作原理，然后引导学生对电机的各个参数进行深入研究和分析。通过对定子铁心长度、内径和外径等参数的计算和分析，学生得出了定子铁心部分的主要参数计算公式。接着，通过对转子体积、磁导率、磁通密度和转矩等参数的计算和分析，学生得出了转子部分的主要参数计算公式。

在实验环节，教师利用电机类课程的实验平台进行了永磁同步电机的实际测试。通过测试数据与理论计算结果的对比和分析，学生验证了参数化分析法的有效性和可行性。同时，学生也在实验过程中加深了对永磁同步电机工作原理和性能参数的理解。

四、参数化分析法在电机类课程教学中的优势与挑战

（一）优势

1. 简化计算过程：参数化分析法通过将复杂的计算过程转化为简单易懂的公式和模型，大大降低了学生的学习难度。学生只需掌握主要参数的计算方法，即可快速求解问题。

2. 提高学习效率：参数化分析法可以帮助学生更快地理解和掌握电机的物理概念和原理。通过对参数的深入理解和计算，学生可以更快地掌握电机的性能参数和计算方法。

3. 增强实践能力：在实验环节中，学生可以利用参数化分析法对电机进行建模和仿真计算，并通过实际测试来验证理论计算结果的准确性和可靠性。这不仅可以提高学生的实践能力，还可以培养他们的创新思维和解决问题的能力。

（二）挑战

1. 理论与实践的脱节：在教学过程中，有时会出现理论与实践脱节的情况。一些学生在掌握理论知识后，难以将其应用于实际问题的解决中。因此，教师需要注重理论与实践的结合，通过生动的案例和实验来帮助学生更好地理解和掌握理论知识。

2. 学生个体差异：不同学生的学习能力和兴趣爱好存在差异，这可能导致他们在学习过程中对参数化分析法的接受程度和应用能力不同。因此，教师需要针对不同学生的特点进行教学设计和调整，以满足他们的个性化需求。

3. 教学内容与方法的创新：随着电机技术的不断发展和更新，教学内容和方法也需要不断创新和改进。教师需要关注最新的电机技术和研究成果，将其引入教学过程中，以丰富教学内容和提高教学效果。

五、提升参数化分析法在电机类课程教学中的效果的策略

（一）优化教学设计

为了提升参数化分析法在电机类课程教学中的效果，教师需要优化教学设计。首先，教师需要明确教学目标和教学内容，根据学生的实际情况和教学需求进行有针对性的教学设计。其次，教师需要选择合适的教学方法和手段，如案例教学、实验教学等，以激发学生的学习兴趣和积极性。最后，教师需要注重理论与实践的结合，通过生动的案例和实验来帮助学生更好地理解和掌握理论知识。

（二）加强实验环节

实验环节是电机类课程教学中不可或缺的一部分。通过实验，学生可以直观地了解电机的运行情况和性能参数，加深对理论知识的理解和掌握。因此，教师需要加强实验环节的教学设计和实施。首先，教师需要制定详细的实验计划和方案，明确实验目的和要求。其次，教师需要提供必要的实验设备和工具，确保学生能够顺利进行实验。最后，教师需要对学生的实验结果进行分析和评价，指出存在的问题和改进的方向。

（三）注重培养学生的创新能力

在电机类课程的教学中，教师不仅需要注重学生对基础知识的掌握和理解，还需要注重培养学生的创新能力。通过引导学生参与科研项目、参加学科竞赛等方式，可以激发学生的创新思维和解决问题的能力。同时，教师还可以在教学过程中设置一些开放性的问题或课题，鼓励学生进行自主探索和思考，培养他们的创新思维和实践能力。

六、结语

本文对参数化分析法在电机类课程教学中的应用进行了探讨和分析。通过将参数化分析法引入电机类课程的教学中，可以帮助学生更好地理解电机的物理概念和原理，掌握电机的性能参数和计算方法。同时，参数化分析法还可以简化复杂的计算过程，提高学生的学习效率和实践能力。然而，在教学过程中也需要注意理论与实践的结合、学生个体差异以及教学内容与方法的创新等问题。因此，教师需要不断优化教学设计、加强实验环节以及注重培养学生的创新能力等方面的工作，以提升参数化分析法在电机类课程教学中的效果和价值。

参考文献：

[1]朱志莹,万琦,柏杨,等.“电机学”课程混合式教学改革实践[J].电气电子教学学报.2018,(6).DOI:10.3969/j.issn.1008-0686.2018.06.014 .

[2]李勇. 电机学重点难点解析 [M].高等教育出版社,2019.

[3]阎治安, 苏少平, 崔新艺, 编著. 电机学 [M].西安交通大学出版社,2016.

The Application of Parameterized Analysis Method in the Teaching of Electrical Machinery Courses

Peng Junjun

Hebei Mechanical and Electrical Vocational and Technical College, Xingtai, Hebei 054002

Abstract: As an important cornerstone of electrical engineering and automation majors, motor courses cover rich physical concepts and complex computational processes, and place high demands on students' learning abilities. However, traditional teaching methods often struggle to effectively help students understand and master these abstract and complex contents. This article introduces the parametric analysis method into the teaching of motor courses, aiming to simplify the complex calculation process and improve students' learning efficiency and understanding ability through in-depth analysis and calculation of the physical parameters of motors. This article takes permanent magnet synchronous motor as an example to explore in detail the application of parametric analysis method in motor course teaching, and verifies the effectiveness and feasibility of this method through theoretical analysis and case studies. This study not only enriches the teaching methods of motor related courses, but also provides new ideas for the teaching reform of related majors.

Keywords: Electrical courses; Parametric analysis method; Permanent magnet synchronous motor; Teaching efficiency; teaching reform