Fm??lglc?????Rmc?Rmg? （1-17） ?Sc?0Sc式（１－１０）说明，磁路的磁动势Fm等于磁通?与铁心磁阻Rmc和气隙磁阻Rmg串联值的乘积。这就是与串联电路分析相似。由于铁心的磁导率远远大于气隙的磁导率，即
???0，Rmg?Rmc，因此，由磁动势Fm产生的磁通?或磁通密度B主要就取决于气隙的
性质，即
??Fm?S?Ni0c （1-18） Rmglg由此可知，在电机学中气隙磁场将扮演重要的角色。我们今后分析研究的重点也主要放在气隙磁场上。 3.磁动势的合成
如图1-6所示，如果磁路有两组线图N1和N2，分别通以电流i1和i2，则在磁路中所产生的总磁动势为
Fm?Ni?N1i1?N2i2 （1-19） 根据式（1-11），磁路的磁通也主要存在于气隙之中，即 ???N1i1?N2i2??0Sclg （1-20）
?，上述结果可以推广到有多组线圈的磁路中，其总的磁动势Fm是每组线圈N1，N2，
Nn产生的磁动势Fm1，Fm2，?，Fmn的合成。但必须注意：磁动势除了大小以外，还应
考虑其方向，因此一般来说，磁动势的合成是一种矢量计算。 4.磁路基本定律及计算方法
电路图及电路定律与磁路图及磁路定律的对比分析以及应用方法。
1）永磁材料（铁氧体、稀土钴、钕铁硼）磁导率低，接近（μ0）。它是利用硬磁材料的剩磁工作的，因此永磁材料的磁路计算要利用退磁曲线进行。
2）交流磁路的特点以及电机的分析研究方法 3）交流电流励磁，磁场发生变化，形成交流磁路。 4）交变磁场作用下，铁心中产生损耗。
5）铁磁材料的非线性特性（交流磁路饱和现象），对电机参数和性能有影响，如磁通、
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电流、电势波形变化。这是电机学要研究的主要内容。
6）研究过程就是：根据磁势产生的磁场分布，建立物理模型；利用电磁感应定律和电磁力定律建立数学模型；稳态分析中，研究发电机的外特性u=f(i), 电动机的机械特性
n=f(Tem)。
7）研究方法是：叠加原理（不计饱和时）；合成磁场（饱和时）
8）研究手段是：等效电路分析；相量图分析（矢量）；折算方法（归算）；凸极同步电机的双反应理论；不对称运行时的正负序磁场理论等等。
能量转换过程：
电动机：吸收电能(-)→气隙（耦合磁场）→电磁功率→电磁转矩（+）→驱动负载（机械功率）
发电机：机械功率（原动机）→气隙（耦合磁场）→电磁转矩（-）→电磁功率→输出电能（+）
三、电磁感应定律
定义：电机就是一种将机电能量进行转换的电磁装置。 包括机械能→电能；电能→机械能；电能→电能。 1.电磁感应定律
e??N式中 e——线圈的感应电动势（Ｖ） 2.导体在磁场中的感应电动势
e?Blv （1-22）
式中 e——导体的感应电动势（Ｖ） l——在磁场中运动导体的长度（m） v——导体运动的相对速度（m/s） 3.载流导体在磁场中的电磁力
F?Bli （1-23） 式中 F——电磁力 B——磁通密度 L——导体长度 I——通电电流
d? （1-21） dt 7
第二节 机电能量转换基本原理
一、磁链、电感和磁能
??N? (1-24）
式中
?——磁链（Ｗb）
这样，电磁感应定律可写成
e??d?/dt 可得
???0ScN2li g式中
?——磁链
Ｎ——磁路的线圈匝数
lg——气隙距离
Sc——截面积
i ——线圈电流
L??/i 式中 Ｌ——电感（Ｈ） ?——磁链 i——电流
L??0ScN2/lg e??d?dt??ddt(Li)??Ldidt u?Ri?Ldidt p?ie??id?dt (1-31式中 Ｐ——电功率（Ｗ）
Wt??2e??0Pdt???0id???2L??12Li2 (1-32) W?1e?2Li2 (1-33)
1-25）
1-26）
1-27）
1-28） 1-29）
1-30）
） 8
（（（（（（二、能量转换
电源输入的电能=磁场储能的增加+机械能输出+热能损耗
dWe?dWf?dWm (1-34)
式中 dWe——在时间dt内输入耦合磁场的净电能增量
dWf——在时间dt内耦合磁场吸收能量的增量
dWm——在时间dt内转换为机械能的能量增量
1.动势的一般表达式
e??d?/dt (1-352.电磁转矩的一般表达式
dWe?Pdt?eidt??id? (1-36dWm?Ted? (1-37式中 dWm——机械功 Te——电磁转矩
d?——机械角位移
dWf??id??Ted? (1-31dWWff(?,?)????d???Wf??d? (1-31?Ted???Wf??d? (1-40即 Te???Wf?? (1-41'dW'f?W'ff(i,?)??W?idi???d? (1-42'得 Tfe??W?? (1-43
）
）
）
）
）
）
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）
）
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第三节 电机的基本结构与工作原理
一、电机的结构
无论哪种电机都是由定子和转子两部分组成，定子是固定不动的，转子是运动的，它们之间隔着一层薄薄的气隙。在定子和转子上分别按需要安装若干线圈绕组，其目的是在气隙中产生磁场。并且要求气隙磁场按一定的形式分布。
我们用一个简单的二极电机物理模型来分析电机的基本原理. 二极电机定子、转子各设置一组绕组，绕组磁场按正弦函数规律分布。
如图1-4所示的电机物理模型来表示。图中，定子绕组s产生的磁动势沿s轴方向，转子绕组r产生的磁动势沿r轴方向，r轴与s轴相差θ角，转子以恒定的角速度ω旋转。因此，角位移θ=ωt。
二、电动势的产生
当转子恒定的转速旋转时，在定子磁轴上感应的磁链为：
??N?cos? (1-44）
根据电磁感应定律
e??d?d?d? 现由???t，上式可写成 ??Ncos??N?sin?dtdtdtd?e??Ncos?t?N??sin?t (1-45）
dt如果保持励磁磁通恒定，则d?/dt?0，这样，电机产生的感应电动势为
e?N??sin?t (1-46）
三、电磁转矩的产生
由余弦定理可知全成矢量Fsr的大小为
2Fsr?Fs2?Fr2?2FsFrcos?sr (1-47）
现设定子与转子间的气隙均匀，宽度为g，电机的气隙磁场强度为峰值Hpk为
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