单相电机的结构与原理分析
单相异步电动机的工作原理
分析： ⑴ 转子静止时，n=0,S=1，合成转矩为0。单相异步电动机无起
动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。 三相异步电动机电源一相断线时，相当于一台单相异步电动 机，故不能自起动。
⑵ 当s≠1时，T≠0，T的方向，取决于s的正负。一旦旋转，转 向依外力方向而定，即在外力矩作用下，电机可朝外力方向旋转 。
也有一些电容或电阻电动机，运行 时仍然接于电源上，实 质是两相电机，由于接在单相电源上，仍称为单相异步电动机。
图7.1.1 单相异步电动机结构
二、单相异步电动机的工作原理 1 、单相绕组通入单相交流电时的情况
单相交流绕组通入单相正弦交流电流产生脉动磁动势， 它可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形 旋转磁动势F+和F-，建立起正转和反转旋转磁场ф+和ф-， 这两个旋转磁场切割转子导体，分别在转子导体中产生感 应电动势和感应电流，从而产生正向电磁转矩Tem+和反向 电磁转矩Tem_，叠加后即为推动转子转动的合成转矩Tem。
三相异步电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。
⑶ 由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力降低，TL 不变，n下降→S上升→I2`上升→I1上升→温升增加。
单相异步电动机的工作原理 一、 单相异步电动机的结构
单相异步电动机的转子就是普通的笼型转子。定子铁心由 硅钢片叠压而成，嵌有定子绕组。
为了产生起动转矩，单相异步电动机定子上都安放两套绕 组，一个为工作绕组，另一个为起动绕组，两个绕组在空间相 距900电角度。
起动绕组一般只在起动时接入，起动完毕就与电源断开， 正常运行只有一个工作绕组接在电源上。
图7.1.2 单相异步电动机的磁场和转矩 图7.1.3 三相异步电动机的 s(n) f (Tem) 曲线
单相交流电机工作原理 交流电机工作原理
单相交流电机工作原理交流电机工作原理单相交流电机是一种用来实现电能和机械能相互转换的旋转电磁机械。
下面贤集网我为大家介绍单相交流电机工作原理、正反转原理。
单相交流电机工作原理用单相电容式电机说明：单相电机有两个绕组，即起动绕组和运行绕组。
两个绕组在空间上相差90度。
在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器，当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值。
在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。
220V交流单相电机起动方式大概分一下几种1、分相起动式，系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。
运转速率大致保持定值。
主要应用于电风扇，空调风扇电动机，洗衣机等电机。
2、电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。
起动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续动作。
3、电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。
而运行电容串接到起动绕组参与运行工作。
这种接法一般用在空气压缩机，切割机，木工机床等负载大而不稳定的地方。
带有离心开关的电机，如果电机不能在很短时间内启动成功，那么绕组线圈将会很快烧毁。
电容值：双值电容电机，起动电容容量大，运行电容容量小，耐压一般大于400V。
正反转控制通常这种电机的起动绕组与运行绕组的电阻值是一样的，就是说电机的起动绕组与运行绕组是线径与线圈数完全一致的。
一般洗衣机用得到这种电机。
这种正反转控制方法简单，不用复杂的转换开关。
交流电机故障分析当前社会工业、农业生产和人们的日常生活都对动力源提出了新的要求，在全球化石能源日渐枯竭的今天，交流电机已成为最主要的动力输出设备，数量与应用范围越来越广。
单相异步电动机原理及正反转
单相异步电动机原理及正反转单相异步电动机是指用单相交流电源供电的异步电动机。
单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小、使用方便、运行可靠等优点，因此广泛用于工业、农业、医疗和家用电器等方面，最常见于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中。
但是单相异步电动机与同容量的三相异步电动机相比，体积较大，运行性能较差。
因此，单相异步电动机一般只制成小容量的电动机，功率从几瓦到几千瓦。
单相异步电动机在家用电器中的应用特别广泛，与人们的生活密切相关。
单行异步电动机的结构如下图：一、 单相异步电动机的工作原理和机械特性当单相正弦交流电通入定子单相绕组时，就会在绕组轴线方向上产生一个大小和方向交变的磁场，如图1所示。
这种磁场的空间位置不变，其幅值在时间上随交变电流按正弦规律变化，具有脉动特性，因此称为脉动磁场，如图2(a)所示。
可见，单相异步电动机中的磁场是一个脉动磁场，不同于三相异步电动机中的旋转磁场。
图1 单相交变磁场图3 单相异步电动机的机械特性(a)交变脉动磁场 (b)脉动磁场的分解图2 脉动磁场分解成两个方向相反的旋转磁场为了便于分析，这个脉动磁场可以分解为大小相等，方向相反的两个旋转磁场，如图2(b)所示。
它们分别在转子中感应出大小相等，方向相反的电动势和电流。
两个旋转磁场作用于笼型转子的导体中将产生两个方向相反的电磁转矩T + 和 T - ，合成后得到单相异步电动机的机械特性，如图3所示。
图中，T + 为正向转矩，由旋转磁场B m1产生；T -为反向转矩，由反向旋转磁场B m2产生，而T 为单相异步电动机的合成转矩。
从图3可知，单相异步电动机一相绕组通电的机械特性有如下特点：1．当n=0时， T + =T - ，合成转矩T=0。
即单相异步电动机的启动转矩为零，不能自行启动。
2．当n ＞0时，T ＞0；n ＜0时，T ＜0 。
即转向取决于初速度的方向。
当外力给转子一个正向的初速度后，就会继续正向旋转；而外力给转子一个反向的初速度时，电机就会反转。
单相无刷电机的控制系统设计
单相无刷电机的控制系统设计单相无刷电机是一种广泛应用于家电、工业设备和汽车等领域的电机类型，它具有体积小、效率高、转速稳定等优点，因此在各种领域中得到了广泛应用。
单相无刷电机的控制系统设计是非常重要的，它直接影响到电机的性能和稳定性。
本文将从电机的工作原理、控制系统的要求、控制算法的选择等方面进行分析和探讨，以期为单相无刷电机的控制系统设计提供一些参考。
一、单相无刷电机的工作原理单相无刷电机是一种采用电子换相技术来完成电机转子位置检测和换向控制的电机。
其工作原理如下：在电机固定部分安装一个霍尔传感器，用来检测电机转子的位置，然后通过控制器来控制电机的相序和相电流以实现电机的正常转动。
由于无刷电机不需要通过碳刷来实现换向，因此可以避免了碳刷磨损和火花，使得其具有更高的可靠性和使用寿命。
二、单相无刷电机控制系统的要求1. 速度控制：单相无刷电机通常需要实现精确的速度控制，因此控制系统需要具备较高的控制精度和响应速度。
2. 转矩控制：在一些应用场景中，需要对电机的输出转矩进行精确控制，因此控制系统需要具备良好的转矩控制能力。
3. 响应速度：控制系统需要能够快速响应外部控制信号，实现快速启动和停止。
4. 鲁棒性：控制系统需要具备一定的鲁棒性，能够在各种工作环境下稳定可靠地工作。
三、单相无刷电机控制系统的设计1. 控制器选择：针对单相无刷电机的控制系统，通常可以选择使用专门的电机控制器，也可以选择使用通用的运动控制芯片。
控制器需要具备相序控制功能、驱动电流控制功能以及霍尔传感器信号处理功能。
2. 控制算法选择：常用的单相无刷电机控制算法有霍尔传感器反馈算法、电压模式控制算法和磁场定向控制算法等。
具体选择哪种算法需要考虑电机的具体应用场景和性能要求。
3. 驱动电路设计：单相无刷电机的控制系统需要配合相应的功率放大电路来驱动电机，通常采用MOSFET功率放大电路来实现对电机的准确控制。
4. 信号处理：控制系统需要对霍尔传感器采集到的信号进行精确的处理，以获取准确的转子位置信息，并将其用于相序控制和换向算法的实现。
单相电机结构原理
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（二） 两相绕组通电时的机械特性
主辅绕 绕在空组 组电间磁 磁机相势 势内差FFA部9B轴轴0布°线线置电方方两角向向套度绕；组流称过之的为电主流绕相i 组差t1和9t02副°t绕3相组t4位，F。B这两FA套绕组在 t
对其产生的磁势进行分析：
FA+ F合成 FA- FB+ FB- t1时刻
吊扇单相异步电动机
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风扇单相异步电动机
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一、单相异步电动机的工作原理
（一）件ppt
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脉振磁动势F可以分解 为两个转向相反、转速 相同、幅值相等的旋转 磁动势F+和F-
t1时
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一、单相异步电动机的工作原理
（一）运行绕组单独通电时的机械特性
匝数较少，导线截面
较小，与运行绕组相 比，电精选抗课件小ppt而电阻大
两相电位流差不同大相， 产因生而椭起圆动旋转转矩 磁不动大势，，只使能电用 动于机空能载够和自轻行载 起起动动的场合。
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（二） 电容分相单相异步电动机 1. 电容起动单相异步电动机
电容的大小合适 时，起动绕组的 电流位差接近900 电角度，这样可 使起动时电机中
短路环内由于感应 产生的电动势对应 的电流及磁通。
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F合成
FA-
FAF+ B+
FB-
F合成 FA+ FB+ FB- FA-
FB-
t3时精刻选课件ppt
FB+ FAF+A-
单相异步电动机的基本原理
单相异步电动机的基本原理一、单相异步电动机的结构单相异步电动机中，专用电机占有很大比例，它们的结构各有特点，形式繁多。
但就其共性而言，电动机的结构都由固定部分---定子、转动部分----转子、支撑部分---端盖和轴承等三大部分组成。
1、机座2、铁心3、绕组4、端盖5、轴承6、离心开关或起动继电器和PTC起动器7、铭牌1、机座机座结构随电动机冷却方式、防护型式、安装方式和用途而异。
按其材料分类，有铸铁、铸铝和钢板结构等几种。
铸铁机座，带有散热筋。
机座与端盖联接，用螺栓紧固。
铸铝机座一般不带有散热筋。
钢板结构机座，是由厚为1.5-2.5毫米的薄钢板卷制、焊接而成，再焊上钢板冲压件的底脚。
有的专用电动机的机座相当特殊，如电冰箱的电动机，它通常与压缩机一起装在一个密封的罐子里。
而洗衣机的电动机，包括甩干机的电动机，均无机座，端盖直接固定在定子铁心上。
2、铁心铁心包括定子铁心和转子铁心，作用与三相异步电动机一样，是用来构成电动机的磁路。
3、绕组单相异步电动机定子绕组常做成两相：主绕组（工作绕组）和副绕组（启动绕组）。
两种绕组的中轴线错开一定的电角度。
目的是为了改善启动性能和运行性能。
定子绕组多采用高强度聚脂漆包线绕制。
转子绕组一般采用笼型绕组。
常用铝压铸而成。
4、端盖相应于不同的机座材料、端盖也有铸铁件、铸铝件和钢板冲压件。
5、轴承轴承有滚珠轴承和含油轴承。
6、离心开关或起动继电器和PTC起动器（1）离心开关在单相异步电动机中，除了电容运转电动机外，在起动过程中，当转子转速达到同步转速的70%左右时，常借助于离心开关，切除单相电阻起动异步电动机和电容起动异步电动机的起动绕组，或切除电容起动及运转异步电动机的起动电容器。
离心开关一般安装在轴伸端盖的内侧。
（2）起动继电器有些电动机，如电冰箱电动机，由于它与压缩机组装在一起，并放在密封的罐子里，不便于安装离心开关，就用起动继电器代替。
继电器的吸铁线圈串联在主绕组回路中，起动时，主绕组电流很大，衔铁动作，使串联在副绕组回路中的动合触点闭合。
单相电机的设计
1.2 单相电动机的绕组
1 2 3 4 5 6
单相异步电动机的绕组主要是定子铁心上放置的两相绕组：主绕组和副绕组，2 个 绕组在定子内圆空间要互差 90 电度角，如果已知定子槽数 N 1 =16，极对数 p =2：
D D
1 单层同心式绕组的连接方法如绕组展开图 1-6
C
m'
a'
C
m
a
1
2
3
4 5
6
5
1.3 单相异步电动机的磁势
1.3.1 电机内一个整距线圈产生的磁势
如图所示电机定子槽内有一个整距线圈 AX，匝数为 W y 通入电流为 i y 它将在电机内 产生一个两极磁场。设其一时间，线圈中电流方向如图中所示，可以画出电机中磁力线 的分布。线圈的匝数 W y 愈多，电流 i y 愈大，电机内每极磁通量也就愈大。在电机内任 取一个磁力线回路来分析，如图中 abcd 回路，这个磁回路是由一段定子磁路 ab，一段 转子磁路 cd， 二段空气隙磁路 bc 和 da 组成。 根据磁路的全电流定律， 沿任一个磁回路， 各段磁路的磁位降之和应等于该磁路包围的全部安匝数，可用公式表示为
H L W
y
iy
(1-3)
式中： H 为各段磁路的平均磁场强度； L 为各段磁路的平均长度。
图 1-8 定子圆周内的磁势分布
可以看到， 在上图中定子内圆周上各处都有磁力线回路， 对于任何一个磁力线回路， 它们都象 abcd 回路那样， 每个回路包围一定的安匝数即磁动势， 每个回路都经过两次气 隙磁路中一次定子铁心，一次转子铁心。因为铁心的导磁率碧空气隙的导磁率大得多， 所以一段空气隙磁路的磁阻 R m 。比一段铁心磁路的磁阻 R m 要大得多，即 R m 0 》 R m 。为 了简化问题，我们可以忽略铁心磁路的磁阻 R m ，可以认为磁动势 W y i y 全部消耗在两个 空气隙磁路中，这时每个空气隙磁路消耗的磁势，即磁位降为 1 H L W y i y （1-4） 2 式中： H 为空气隙磁路的磁场强度； L 为空气防磁路酌长度。 对应于各个磁回路，可以计算出各个空气隙磁路所消耗的磁势，它们有可能相同， 有可能不同，视该回路包围的安匝数大小来确定。为了把通过定子内圆圆周上不同点的 磁力钱回路中所包围的安匝数，即气隙磁路所消耗的磁势形象地表示出来，我们可画出 如图 1-8 所示的磁势分布图。我们在定子内圆上先选一个坐标原点 0，经常把它设在线
单相电动机的电流波形和功率谱分析
单相电动机的电流波形和功率谱分析单相电动机是广泛应用于家庭和工业领域的电动机之一。
了解和分析单相电动机的电流波形和功率谱对于正确运行和故障排除至关重要。
在本文中，我们将深入探讨单相电动机的电流波形和功率谱分析。
一、单相电动机的工作原理单相电动机是利用交变电源生成的交流电流驱动的。
它主要由定子和转子组成。
当交流电源施加在定子上时，定子绕组会产生一个旋转磁场，与转子上的绕组相互作用，从而产生转矩使转子转动。
单相电动机通常具有起动电容器和运行电容器，起动电容器用于提供启动转矩，而运行电容器则用于提高效率和功率因数。
二、单相电动机的电流波形单相电动机的电流波形通常可以分为三个阶段：启动阶段、运行阶段和恢复阶段。
在启动阶段，电流的波形通常呈现出高峰值和大幅度的变化，这是由于起动电容的作用。
一旦电动机达到运行阶段，电流波形将会变得更加稳定，大致呈现类似正弦波的形状。
在恢复阶段，当电动机停止工作或受到额外负载时，电流波形将再次发生变化。
三、单相电动机的功率谱分析功率谱是指信号在频率域的分布情况。
对于单相电动机的功率谱分析，我们主要关注其基波、谐波和杂波等频率成分。
1. 基波：单相电动机的基波频率一般为电源频率，如50Hz或60Hz，它代表了电动机正常运行的主要频率成分。
基波幅值的大小反映了电动机的负载情况。
2. 谐波：谐波是频率是基波频率的整数倍的成分，它们是由于电动机的非线性负载或电源的不纯度引起的。
谐波会增加电动机的功率损耗，导致效率下降并可能引起其他问题，如噪音和振动。
3. 杂波：杂波是指频率不是基波频率的倍数的成分，它们可能是由于电动机运行过程中的故障、电源干扰或其他干扰引起的。
杂波的存在可能导致电动机运行不稳定或产生异常响声。
通过对单相电动机的功率谱分析，我们能够更好地了解电动机的性能和运行状况。
对于基波的监测可以帮助我们评估电动机的负载情况，而谐波和杂波的分析则有助于检测故障和干扰的存在。
四、电流波形和功率谱分析的应用电流波形和功率谱分析可用于以下方面：1. 故障检测：通过分析电流波形和功率谱，我们可以检测到电动机可能存在的故障，如绕组短路、轴承磨损或不平衡负载等。
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单相电机的结构与原理分析
摘要随着法拉第电磁感应技术、超大规模集成电路技术及电气工程自动控制理论的发展,单相电机在工业和生活中有着极其广泛的应用,本文详细介绍单相电机的结构和原理及类别分析。
关键词单相电机，电动机。
1引言
电动机是将能量转化为机械的一种装置，它将能量转化为机械的。
它主要由一个定子绕组，用于产生磁场，或分布在一个定子组中的电磁铁绕组或转子所构成。
利用电线圈产生旋转磁场，并在转子中产生磁电力旋转扭矩，在电流的作用下产生磁场，使电机转动。
单相电机( singlephase machine )指的是由220 v 交流电源提供的异步电机。
2单相电机的结构
单相电机主要由:端盖、定子、转子、电源接线、机壳、轴承组成。
电机定子包括三个部分：定子铁芯，定子绕组，机座上装有成对直流励磁主磁极，定子的主要功能是产生旋转磁场，而在旋转的磁场被电力线割断，从而产生输出电流。
电机包括转子部分和定子两个部分，它们是用于实现转子部分和机械部件的电能转换设备。
3单相电机分类
单相电机分为两大类，即分相和罩极式，理论上说，让单相电机在两套绕组之间流过的交流电流存在一定相位差，并使两个空间中已错过一定角度的磁势或磁通之间存在一定相位差，就可以解决开机问题。
3.1分相式单相电机
分相式单相电机利用电容或电阻串启动绕组起到移相作用,使启动绕组和工作绕组的电流相位错开。
(1)电容分相单相电机
图( a )显示的是电容单相相电机原理连接线路。
由于电容移相的作用更为明显，只要将电容串人大小相当(一般为20~ 50μf )，两个绕组之间的电流相差接近90°，这时合成磁场与圆形旋转磁场相近，因此启动转矩较大的电容同时起启动。
这种单相电机的应用很广泛，启动后根据需要可以保留(即电容操作的电机)，或
切除(即称为开关电机，由置于该电机内的离心开关来执行)。
如果要改变电机转向，只需对任意绕组出线端进行调整即可，此时两个绕组之间的电流相关系是反对的。
(2)电阻分相单相电机
这种电机启动绕组匝数少、导线细,与运行绕组相比电抗小、电阻大。
采用电阻分相启动时,启动绕组电流超前于运行绕组,合成磁场为椭圆度较大的卵形旋转磁场,启动转矩小,仅用于空载或轻载局面,应用较少。
电阻分相式单相电机的启动绕组一般按短时工作设计,启动后由离心开关切除,由工作绕组维持运行。
图(b)所示为电阻分相单相电机的原理接线。
3.2罩极式单相电机
将定子磁极的一部分嵌放短路铜环或短路线圈(组)就构成了罩极式单相电机。
当定子绕组通通以单相交流电流时，由其产生的脉振磁场中大部分通过气隙直接与转子相连，另有一小部分通过罩极铜环产生感应磁通，并与其合成后通过气隙进入转子磁路。
根据楞次定律，感应磁通始终阻碍了原磁通变化，而感应磁通则落后于原磁通的相位。
这样，就有两个磁通在空间中错开了一定的角度，并且有一些相位差，合成的磁场就是一种椭圆型旋转的磁场。
罩极式电机旋转方向由未盖极部分的罩极转向，其功率较低，启动旋转矩小，结构简单，价格便宜。
罩极电机通常用于鼓风机、电扇等小型电机的使用。
4工作原理
当单相正弦电流经过定子绕组后，电机产生了一个交变磁场，这个电机的强度和方向在时間上随正弦的规律而变化，但在空间方向上是固定的，因此又称该磁场为交变脉动的磁场。
这个交变脉动磁场可以分解成两个旋转的磁场，它们以相同的旋转速度和相反的方向，当转子停止时，这两个旋转的磁场产生了一个大小相同、方向相反的矩，使合成的磁场为零，因此电机不能旋转。
当我们利用外力将电动机旋转到某一方向(如顺时针方向旋转)，这时在顺时针方向的转子和旋转磁场之间的切割磁线运动会变小；转子和逆时针旋转的磁场之间，切割出的磁力线的运动会变大。
这样的平衡会被打破，转子产生的电磁矩不再是零，转子会顺着推进方向旋转。
为了使单相电机自动旋转，我们在定子内加上起动绕组，与主绕组相差90度，起动绕组应串接合适的电容，使与主绕组相差近似90度，这样在时间上两个相差90度的电流就会通入空间中相差90度，两个相差1990度的绕组将在空间中相差90度，从而使两个绕组能够在空间中相差。
间部产生旋转(两个相)磁场，在这种旋转磁场的感应下，转子可以自动启动，起始后，待转速上升到某一值时，借助于安装在转子上的离心开关或其它自动控制设备，将起动绕组切断，在正常工作中只有一个主绕组。
因此，起动绕组可作短时工作的方式。
但是，有
很多情况下，起动绕组不断地打开，我们把这种电机称为单相电机，要改变它的转向，只需将辅助绕组接线的端头改变方向。
5启动方式
220 V交流单相电机启动方式:
第一个，分相启动，是通过辅助开始绕组进行启动的.它不会产生转矩。
运行速度基本保持正常。
主要用于电机、空调、洗衣机等电动机的制造。
第二个，电机在处于静止工作电态下离心控制开关自动接通，在自动给机供电之后由被启动的离心电容直接参与自动开机时的工作，当电机转子的转动旋速已经达到一定质量值70%至80%的速度时候，离心控制开关就开机会自动停止跳出，启动后的电容直接完成开机任务并被自动切断。
启动时的绕流机组未同时参与电机工作但是当电机继续运动时并绕过一圈使该线圈仍在运行工作，然后电机启动。
第三个，电机在处于静止工作电态下离心控制开关自动接通，在自动给机供电之后由被启动的离心电容直接参与自动开机时的工作，当电机转子的转动旋速已经达到一定质量值70%至80%的速度时候，离心控制开关就开机会自动停止跳出，启动后的电容直接完成开机任务并被自动切断。
而开始运行的每个电容器字串则连接到一个开始绕组上来进行开始运作。
带有全离心式启动开关的柴油电机，如果机组不能很短的工作时间完全启动，那么它围绕在机组内的线圈就可能会很快被烧毁。
6结论
家用电器的发展和工业大量生产促进单相电机的迅速发展,单相电机设计成本低,装配结构拆卸简单,适合于大批量生产。
总之,单相电机在生产生活上的应用非常广泛,学习单相电机的结构和工作原理也很容易,该技术也可以用在可持续发展的除草机,喷洒农药机等农业生产方面,提高农业生产的效率,单相电机技术在电机学领域会有更加广阔的前景。
参考文献(References)
[1]. 电机学[M].中国电力出版社,周鹗主编,1995
[2].M.波罗亚多夫:《直线感应电机理论》,科学出版社1985年
[3]. 上海电器科学研究所s《中小型三相异步电动机电磁计算程序》, 1971年。