电机的开发设计及核心控制[1]研究中需要解决制约其发展的卡脖子难题[2]，这对电机系统的教学提出了更高要求。目前，有关电机系统的教学过程中主要存在以下问题。一是在讲授电机物理场及其性能影响的理论知识时，学生普遍感觉学习难度大。电机内部结构复杂，多个物理场如电磁场、温度场、流场等之间的耦合影响显著，但这些虚拟场是通过抽象概念或矩阵组形式展示，使学生难以理解。二是电机类型及用途广泛，对电机的选型及各类型电机的特点进行清晰归类难度较大。在不同的应用场景，不同类型的电机在驱动方式、功能特点和运行区间方面存在较大的差异。而电机类型丰富，如果要求学生了解每种电机的特性，在时间和精力上难以保证，也没有必要。为此，本文从汽车类专业中新能源汽车的电机相关知识入手，通过虚拟仿真实验手段来提升实验教学质量。

　　车辆工程、汽车服务工程等汽车类专业是以培养具有扎实的学科基础知识和过硬的动手实践能力的工程应用型人才为目标，坚持“问题导向、以生为本、学科融合、实践创新”的教学理念，充分利用虚拟仿真实验，实现“虚实结合、以虚补实”。笔者选取永磁同步电机为典型对象，以驱动电机多物理场耦合分析为切入点，建立电机结构—物理场—输出特性三者的联系，采用3D建模、动画、人机交互等技术研发了驱动电机多物理场虚拟仿真实验[3]，解决了电机相关课程教学过程中无法解决的虚拟场实景化分析的瓶颈问题。

　　1 教学目标设计

　　2 实验流程设计

　　3 虚拟仿真实验核心要素分析

　　4 结语

　　通过虚拟仿真实验平台实现对电机内部结构及所涉及的多物理场复杂特性的深入理解，对培养学生的创新实践能力具有重要作用。

　　第一，采用虚拟现实技术，让学生零距离接触高速电机运转全过程，能够在线进行危险的电机测试，容错率高，更利于激发其创新意识，培养动手实践能力。采用人机交技术，实现驱动电机内部结构的可DIY特性。

　　第二，借助商用电机优化设计软件，预置了近50组不同类型电机在不同工况下的多变量交叉实验结果，使学生真切体会各种电机的性能差异。结合仿真结果记录电机台架实验操作过程并检验其准确性，通过改变环境条件来模拟物理场变化，操作方便，可实现性强。

　　参考文献

　　[1] 尹彦秋,张俊深.纯电动汽车驱动系统的技术现状与发展趋势[J].内燃机与配件,2021(17):215-217.

　　[2] 刘麦.电动汽车驱动电机的应用现状与发展趋势[J].汽车零部件,2020(10):91-94.

　　[3] 许丽,王鸿鹏,高振元,等.综合性高校虚拟仿真实验教学项目群建设初探[J].实验室研究与探索,2021,40(12):187-190.

　　[4] 张华伟,贾国超,李玉涛,等.基于多物理场的永磁电机工作点实时计算研究[J].微特电机,2020,48(11):14-17.

　　[5] 祖强,阎燕.虚拟仿真实验教学课程建设与管理路径探析:基于整合主义教育管理理论的视角[J].中国大学教学,2021(10):30-34.

　　[6] 兰虎,温建明,邵金均,等.大型钢结构多机器人协同焊接控制虚拟仿真实验设计[J].实验室研究与探索,2022,41(2):202-207,218.

　　[7] 董春云,王浩,陈晓龙.汽轮机装配建模与热态测控虚拟仿真实验设计[J].实验技术与管理,2022,39(2):95-99.

马其华 闫业翠 张心光　上海工程技术大学机械与汽车工程学院