电机学基础
电机学论一些隐藏在电机性能背后的基本原理，通用于交流、直流电机。还有一些技术以及近似处理方法。简化实际电机，但足以揭示基本原理。
旋转电机多种多样，有直流电机、同步电机、永磁电机、感应电机、变磁阻电机、磁滞电机、无刷电机。尽管外观结构不同，但是物理机理基本相通
电机概述
一般如果作为课程通常选择4种典型电机：直流电机、变压器、异步电机、同步电机来进行理论分析。学这4种电机的原理、结构、特性、应用。
电机类型多种多样，按照能量转换来划分
- 发电机（机械能👉电能）
- 电动机（电能👉机械能）
- 变压器（电能👉电能）
按照电流来分
- 直流电机
- 交流电机
- 变压器
- 异步电机
- 同步电机
按照运动方式来分
- 旋转电机
- 直线电机
- 静止电机
…
分法很多
理论分析思路
在学电机学之前，认为学习者有微积分、电路、电磁场等基础知识。这些基础课程的逻辑性特别强，条件也比较单纯。
电机这种东西是综合性问题，不仅电机，工程问题往往都是综合问题，考虑的因素特别多，比如工艺、标准、经济性，因此有些数据并不是算出来的，是"查"出来的，也没有为什么，都是经验。
但是呢，电机也有理论性的一面。这里也和基础知识一样，讲究逻辑性、思路。
分析电机问题，主要是结合电机的构造和工作原理，研究内部的电磁规律，在定性的基础上，根据电磁原理导出电机各物理量的关系，此外也不要忘了实践。
电机学里的分析包括稳态和暂态两个部分。严格的讲，电机内部的理论是电磁场问题。但是电磁场很复杂，我到现在没学明白，但是没关系，就像欧姆定律一样，场的本质可以使用路的思路来分析。磁场的分析也可以简化为磁路的分析。然后把电路和磁路又简化为单一电路问题，即归算后的等效电路、方程式和相量图。
电机电磁场问题👉电路、磁路👉归算为电路，方程式，相量图
思路很重要。这就是交流电机分析方法，直流电机只有等效电路和方程式，没相量图。
tips：相量图，细节参考电路理论交流电部分。
对交流电机而言，这三者等价，知一得二。电机方程式有
- 电势平衡
- 转矩平衡
- 功率平衡
- 磁势平衡
方程式也是重点，应该很熟悉。此外要比较深入的研究电机，还要用到谐波分析法和对称量分析等。
无论什么电机，其核心原理都是建立在两个物理关系之上的：
- \[e = Blv , e = - N\frac{\text{d}\Phi}{\text{d}t}\]
- \[f = Bil\]
磁路基本定律
简单回顾电磁场理论。
磁感应强度\(B\)，电机气隙约为\(0.4 \sim 0.8 \text{T}\)，铁心中的磁感应强度约为\(1 \sim 1.8 \text{T}\)。
描述给定面上的磁场，也常用磁通\(\Phi\)，\(\Phi = \int_S B \text{d}A\)
磁场强度\(H = B/\mu\)，\(\mu\)是磁导率。
根据磁性质不同分为三类物质：顺磁物质（空气、铝，\(\mu > \mu_0\)），逆磁物质（氢、铜，\(\mu < \mu_0\)），铁磁物质（铁、钴，\(\mu >> \mu_0\)）。铁磁物质磁导率是真空磁导率（\(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} \text{H/m}\)）的几百到几千倍。
将磁场问题等效为磁路进行处理，多数情况下，满足工程需要。在磁路分析时，要用到下面一些定律
- 安培环路定理
- 磁路的基尔霍夫第一定律
线圈通电，会产生磁通，有
\[\Phi_1 = \Phi_2 + \Phi_3\] \[\sum\Phi = 0\]电动机是电能转化为动能的一种能量转化装置，联系起电和力的中介是磁场。与电路相对应的，在电机理论分析用到了磁路的概念，还有磁动势、磁阻等。
- 磁路的基尔霍夫第二定律
磁压降等于磁势。
- 磁路欧姆定律
能量平衡
在包含磁性材料的系统里，局部受力着实不太好分析，需要知道整个结构体的磁场分布。但是在实际电机分析的时候，更多的是关注于旋转部件上的合力或总转矩，并不过多关注内应力分布。
在电机里，定子磁场的旋转超前于转子磁场，定子牵引转子做功。发电机正好相反，转子磁场超前于定子磁场，转子对定子做功。
从能量的角度来看，这个过程会容易很多。
输入电能 = 输出机械能 + 磁场储存的能量 + 发热
电机内部的东西其实不知道也问题不大。电机设计比较关注这个事情，电机控制哪怕不清楚也是可以搞下去的，当然如果理解内部的东西对搞电机控制绝对有好处的。
这里因为我学不会，就先不学了，后面遇到瓶颈再反过来看吧😂。
