电机学多媒体技术论文

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一、基于SOLIDWOKS的电机三维模型构造

针对上述问题，作者利用SolidWorks三维软件构造出电机的三维实体模型以辅助（仿真）电机的结构教学使用，使得上述诸多问题迎刃而解。同时，借助SolidWorks软件把电机结构的三维模型制作好后，在SolidWorks环境下，可直接进行缩放、三维观察，还能直接使用三维实体零件进行仿真装配、着色、局部隐藏和剖面等操作，并动态地观察可运动零部件（如电机转子）的运动情况等。同时，为方便课堂教学，也可利用屏幕录制程序，制作成FLASH放置到PPT页面上。例如，在介绍直流电机的基本结构时，如果单纯地告诉学生直流电机由定子、转子、电刷、换向器等组成，学生会觉得比较抽象，难以理解，若借助SolidWorks软件绘制出三维的直流电机结构，如图1所示，为直流电机鼓形绕组、电刷和换向器结构三维模型示意图，该模型对电机定子和转子均做简化处理，放大电刷和换向器，突出重点，使学生在学习过程中能较好理解电机基本构成、单叠绕组连接原理、换向器与绕组的连接关系、电刷和换向器的关系等，对学生学习掌握“转子绕组首尾相连构成一个闭合回路；电刷把电枢绕组平分为两对支路；电枢在转动时，每个支路中导体不停发生变化，但每个支路中（磁极下）导体电流方向不变”等直流电机基本原理起到积极作用。这样，教学时就可以突出重点、有的放矢，极大地提高教学质量。另一方面，为了进一步加深理解电机的内部结构，提高学生实践能力，学生还可以利用SolidWorks三维软件自己动手绘制电机结构，例如配电变压器的铁芯截面常采用多级梯形结构，铁芯结构如图2所示，铁芯直径这一重要参数很多同学难以理解，若学生利用SolidWorks软件自己动手绘制配电变压器的铁芯，则理解起来就简单多了。

二、基于AutoLISP的电机旋转磁场动画模型

学习交流电机时，需要重点分析气隙旋转磁场与定转子绕组的电磁感应作用。气隙旋转磁场是基础，对气隙旋转磁场的能否正确理解是掌握交流电机机电能量转换的关键。气隙旋转磁动势或磁场是“一个正弦分布、以同步转速向前推移的正向恒幅旋转磁动势或磁场”，旋转磁场比较抽象，尤其对于初学者来说，若不借助一定手段，很难在短时间内建立起旋转磁场的完整概念。正弦分布的恒幅旋转磁场一般使用连续的图形描述进而形成FLASH文件，但都存在操作复杂等缺点[3]，这里介绍一种全新简易的利用AutoCAD绘图软件开发电机旋转磁场的方法。AutoCAD是一款得到广泛应用的二维绘图软件，可绘制复杂的工程图，AutoCAD内嵌AutoLISP高级开发语言，编制AutoLISP图形控制程序，可对AutoCAD绘图环境及图形进行各种操作。这里以笼型感应电机为例，利用AutoLISP建立电机旋转磁场。建立过程如下：新建一个CAD图，手工设置三个图层，分别在三个图层上绘制异步电动机定子、转子和正弦旋转磁场图，可把线条定义为多义线，并设定线宽和颜色以提高显示效果（如图3示）。然后新建一个AutoLISP文件（.lsp），利用AutoLISP函数语言编制图形控制程序，主要用到以下函数和命令。程序开始，利用layer图层命令依次只打开定子、转子和旋转磁场对应的图层，关闭不需要的图层，以方便复杂图形下的图形选择。然后利用ssget函数手工建立三个选择集并命名。编制循环结构，利用rotate命令对旋转磁场和转子对应图形进行小角度旋转，控制转子旋转速度略低于旋转磁场。为降低旋转转速，可编制并调用延时函数。在AutoCAD环境下加载并运行程序，即可达到预期效果。同样，该操作也可利用屏幕录制程序，制作成FLASH放置到PPT页面上。

三、基于VB的电机学互动课件制作

互动式教学能及时反馈教学效果，教师根据教学反馈实时调整教学策略，是广大教师最常见的教学方法。随着多媒体技术的广泛发展，如何能制作出高水平的互动式教学课件是我们每一位教师值得思考的问题，互动式课件要具有很强的可操作性、启发性和趣味性，对课件制作提出了更高的要求。作者根据多年的教学经验，对电机学互动课件的制作做了大量的深入研究，对电机学的教学难点和重点部分利用VB及开发出了功能强大的互动式图形程序[4-5]。现以利用VB开发三相交流绕组的旋转磁动势动态程序为例，制作过程如下：新建一个EXE文件并设计窗体，放置一些直线控件、SHAPE控件及滚动条等。在程序中，绘制三相电流波形及利用直线控件对时间进行标记，利用SHAPE控件制作定子及转子图形，电流方向分别用“＋”和“·”区别，电流大小用“＋”和“·”的大小进行标示，利用SHAPE和直线控件制作绕组中三相电流标记。放置一个滚动条对时间点进行控制，当时间变化时，三相绕组中的电流发生变化，合成磁动势的方向用直线控件绘制的箭头标示。编制程序时，根据滚动条定义的时间，计算三相电流大小及合成磁动势的方向，并修改电流标记控件和合成磁动势方向标记组合控件的相关参数即可。制作完毕后为一可执行文件，在PPT上建立链接，教学时点击相应链接即可打开EXE程序，该可执行文件不受电脑操作系统、软件版本等各种因素的干扰，操作简单、方便快捷。利用VB开发的三相交流绕组旋转磁动势动态程序图如图4示。

四、结论

教学是一个师生互动的过程，本文以“电机学”课程为例对教学中多媒体技术的应用进行了详细阐述和论证。结果表明，多媒体技术的灵活运用，极大地提高了学生学习的积极性和主动性，激发了学生学习的热情，很好解决了三本院校存在的少学时、多内容、实验资源欠缺情况下的教学问题，教学效果良好。

作者：姜宏伟梁芬唐鸣单位：中原工学院电子信息学院中原工学院信息商务学院信息工程系浙江工业职业技术学院汽车学院