课程名称：机电传动控制    适用专业：机械电子工程，机器人工程

开课学院：机械工程学院    主讲教师：李成杰

课程简介：

课程定位：本课程是机械电子工程专业的核心专业基础课，以“掌握机械设备电气传动与控制知识”为核心目标，通过教学使学生了解机电传动控制的一般原理和基础知识，掌握分析、设计、使用机电传动控制系统及装置、器件的基本技能，完成工程师必备的知识储备与技能训练。

课程目标：通过对本课程的学习，使学生掌握拖动技术基础、传动系统的过渡过程；掌握直流和交流电动机的结构、工作原理、特性和应用；了解电力电子技术基础；熟悉直流调速系统和交流调速系统的组成和分析方法；能够应用所学理论知识解决机电传动中的实际问题。

思政目标：贯彻落实《高等学校课程思政建设指导纲要》，融合爱国主义、海洋强国战略、“双碳”目标、科学精神、协作意识、工匠精神。引导学生认识机电技术在“陆地高端装备（如‘复兴号’）”与“海洋工程装备（如深海风电）”中的核心价值，将职业规划与国家海洋科技自立自强需求结合，把爱国精神转化为深耕海洋机电领域的实际行动。

一、章节名称

第四章 交流电动机的工作原理及特性

    4.1 三相异步电动机的结构和工作原理

二、章节教学目标

1. 知识目标

（1）掌握：异步电动机的基本结构、旋转磁场建立的条件与性质、三相异步电动机的工作原理、定子绕组连接方式、额定参数；

（2）熟悉：三相异步电动机的定子和转子电路。

2. 思政目标

（1）价值认同：结合习近平总书记关于海洋强国战略的重要论述，通过“复兴号”牵引电机与深海风电异步电机的技术共性分析，让学生理解机电技术对“陆地领跑”与“海洋突破”的双重支撑，培养胸怀蓝色梦想、担当海洋强国建设重任的意识；

（2）素养培育：以国产16MW深海风电机组异步电机（如明阳智能MySE16-260机型）技术突破为案例，提升学生专业认同感与民族自豪感，培育严谨的科学精神（如电机耐盐雾、抗台风参数优化）和勇于探索的创新精神；

（3）协作意识：围绕深海风电“电机研发-平台设计-运维服务”全链条，说明机械、电气、海洋工程等学科的协作需求，培养学生跨领域协同解决海洋机电问题的团队能力。

三、案例设计与内容

1. 案例导入

（1）案例呈现

①播放5分钟“复兴号研发的幕后”视频，展示中车株洲电机自主研制的YQ-625牵引电机（三相异步电机），结合“复兴号”新闻报道与文献，说明其作为“中国名片”的完全自主知识产权及世界领先水平；

②播放2分钟“我国16MW深海风电机组运维”短视频（选取央视“深海能源”专题片段），展示深海风电塔架内的三相异步电机，建立“陆地高速动力”与“深海能源动力”的关联。

（2）问题引导

“‘复兴号’牵引电机与深海风电异步电机的核心工作原理（电磁感应、旋转磁场）有何共性？深海环境下的电机需额外应对海水腐蚀、台风载荷等哪些挑战？我国在这两类电机的国产化进程中取得了哪些突破？”由此引出本节主题：三相异步电动机的工作原理。

（3）图片补充

图1 “复兴号”新闻报道

图2 “复兴号”动车组牵引电机

图3 GWH252-16MW海上风电机组

（4）思政融合点

强调“复兴号”牵引电机、深海风电异步电机均实现100%国产化，其中深海电机耐盐雾寿命从15年提升至25年，打破国外技术垄断，融入民族自豪感、海洋科技自信与工匠精神。

2. 案例教学方法

（1）通过复习上一章节内容引出本节重点内容

复习已经学习的直流电机的工作原理，指出直流电机电枢绕组与恒定的磁场在它们相互作用下实现电机的转动。通过类比分析来看三相异步电动机：它的工作依赖于定子绕组和转子绕组，而且磁场主要是由定子绕组中的交流电或转子绕组中通过电磁感应产生的电流来形成的。

引导分析：产生电磁转矩的两个基本条件：一是存在磁场，二是转子导体中有电流流过。但在三相异步电动机中，转子并没有单独的电源供电，那么转子中的电流是如何产生的呢？答案是，它必须通过定子磁场的电磁感应来产生。为了使静止的转子绕组中产生感应电流，必须存在定子磁场与转子绕组之间的相对运动。由此，我们引出本节课的重点内容——“旋转磁场”。进一步设问：那么，这个旋转磁场究竟是如何产生的呢？

（2）以问题导向进行知识讲解

旋转磁场是本节课程的教学难点。为了攻克这一难点，将采用多媒体动画技术，以问题为导向，精心设计教学环节，吸引学生的注意力，激发他们的思考，并引导他们逐步解决问题。在具体教学过程中，将对三相异步电动机的工作原理进行逐层分解和深入分析。

①旋转磁场是怎样产生的？

复习电磁感应定律，并利用电磁感应定律分析定子合成磁场。产生的合成磁场将在空间连续旋转（利用多媒体课件说明）。

②旋转磁场有哪些性质？

结合三相电源的相序、相位差、频率，对旋转磁场的速度、方向，极数进行讨论。

③分析电机中电磁转矩的产生，总结三相异步电动机的工作原理

提出课堂讨论问题：

1）三相异步电动机的磁场转速与转子转速存在什么关系？稳态运行时，两者能不能相等？

2）怎样改变三相异步电动机转子的转向？

3）怎样改变三相异步电动机的转速？

4）三相异步电动机的额定参数

思政融合点：在讲授额定效率时，分析电机的耗电量。目前我国电机的耗电量占全社会用电量的55%，占工业用电量的75%左右。电机节能是一个关乎电机设计与运行的重大且实际的工程问题。三相异步电动机的额定效率普遍位于75%至92%的区间内，具体数值会受电动机的设计、制造质量、负载状况、电源电压以及频率等多种因素的影响。为了有效提升三相异步电动机的节能性能，可以采取提高电动机效率、合理调控电动机的运行参数以及优化电动机的运行环境等技术手段。这些举措不仅有助于减少能源消耗，还对于推动可持续发展和环境保护具有积极意义。与社会责任感、创新精神、民族自豪感思政元素融合。

（3）从三相异步电动机延伸到感应发电机

从结构上感应发电机与异步电动机相似，定子绕组的设计可能有所不同，以适应发电的需求。不需要通过机械传动或外部电源激励，而是通过旋转磁场诱导电势来产生电能。此外，感应发电机还具有高效率、稳定性高等特点。主要应用于风力发电、水力发电和发电站等领域。在这些领域中，感应发电机能够将风能、水能等转化为电能，为人们的生产和生活提供电力支持。

2023年9月，国家能源局发布《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，指出：深远海风电技术示范。要支持大容量风电机组由近（海）及远（海）应用，重点探索新型漂浮式基础、±500千伏及以上电压等级柔性直流输电、单机15兆瓦及以上大容量风电机组等技术应用，并推动海上风电运维数字化、智能化发展。

表1 思政融合点汇总

四、教学效果与反思

通过将思政理念融入《机电传动控制》课程，教学效果得到了显著提升。该教学方法不仅有效增强了学生的海洋意识与社会责任感，也为他们成为具备创新精神和实践能力的高素质人才奠定了坚实基础。

在教学过程中，学生不仅掌握了机电传动控制的专业知识，更在思想上树立了为国家海洋事业贡献力量的崇高理想。这种将专业知识与思政理念相结合的方式，使学生能够在学习过程中更主动地思考、探索与实践，从而营造出积极良好的学习氛围。

将思政理念融入专业课程是一种行之有效的教学方法。它不仅有助于提升学生的社会责任感和国家使命感，还能激发其学习兴趣与创新动力。今后将继续深化这一教学理念，不断优化课程内容与教学方法，为国家培养更多具有海洋意识和创新精神的高素质人才，为推进海洋强国战略贡献更多力量。