宁银行

（上海电机学院电气学院，上海 201306）

“电机学”是电气工程类专业的专业基础课程之一[1]，主要涉及变压器、直流电机、异步电机、同步电机等内容。其中直流电机部分又是“电机学”课程中最为基础的内容，很多电机方面的基本概念均在此章节引出。掌握好直流电机是学习“电机学”课程的关键。

在“电机学”的教学实践中，传统的教学方式主要是通过理论分析与推导，进而获得一些结论。如果在此基础上，引入仿真技术，通过仿真项目，可使学生深刻理解电机的结构、原理和基本特性。同时，参数调整时，可快速显示由其带来的影响，良好的软件交互性提高了学生的学习兴趣，改善了教学效果。

目前，以Ansoft Maxwell、Jmag、Flux为代表的电磁仿真软件，已在科学研究或企业产品设计中被广泛应用，并将逐渐进入“电机学”课程教学中[2-3]。本文采用Ansoft Maxwell，开发了直流电机的仿真教学实例，涉及几何建模、磁场分布、绕组设计、线圈电势、电枢电压电流等内容。

1 项目设计

1.1 电机参数

根据教学需要，设计如图1所示的直流发电机。励磁绕组位于定子上，电枢绕组位于转子上。电机工作时，采用他励方式为励磁绕组供电，产生主磁极。原动机拖动转子旋转，转子上的电枢绕组因切割主磁场而感应电势。电枢绕组带载时，会产生交轴电枢反应磁场，不利于线圈换向，为此在定子上设置换向极，用于削弱电枢磁场。

图1 电机拓扑结构

电机额定电压为600 V，额定容量为500 kW，额定转速为1 053 r/min，电机的主要设计参数如表1所示。……