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第1章 绪论1

1 永磁电机的发展概况1

2 永磁电机的主要特点和应用3

2.1 永磁同步发电机4

2.2 高效永磁同步电动机4

2.3 调速永磁同步电动机和无刷直流电动机6

2.4 永磁直流电动机8

2.5 永磁特种电机10

3 永磁电机的研究推动了电机学科的发展11

第2章 永磁材料的性能和选用13

1 永磁材料磁性能的主要参数13

1.1 退磁曲线13

1.2 回复线15

1.3 内禀退磁曲线17

1.4 稳定性18

2 铝镍钴永磁材料21

3 铁氧体永磁材料24

4 稀土永磁材料26

4.1 稀土钴永磁材料26

4.2 钕铁硼永磁材料28

5 粘结永磁材料32

5.1 粘结铁氧体永磁32

5.2 粘结稀土钴永磁33

5.3 粘结钕铁硼永磁34

6 永磁材料的选择和应用注意事项34

6.1 永磁材料的选择34

6.2 应用注意事项35

第3章 永磁电机磁路计算基础37

1 永磁电机的等效磁路38

1.1 永磁体等效成磁通源或磁动势源38

1.2 外磁路的等效磁路41

1.3 永磁电机的等效磁路42

1.4 主磁导和漏磁导43

1.5 漏磁系数和空载漏磁系数44

2 等效磁路的解析法45

2.1 等效磁路各参数的标幺值45

2.2 等效磁路的解析解46

2.3 解析法的应用48

3 等效磁路的图解法50

4 永磁体的最佳工作点53

4.1 最大磁能的永磁体最佳工作点54

4.2 最大有效磁能的永磁体最佳工作点54

4.3 永磁体最佳工作点的应用56

5 永磁体体积的估算57

第4章 永磁电机电磁场数值计算61

1 电磁场有限元法基本原理62

1.1 条件变分问题及其离散化62

1.2 边界条件的确定70

1.3 网格剖分与运动问题的处理71

2 永磁电机电磁场数值计算的特点74

2.1 永磁体的面电流模型74

2.2 永磁体平行充磁和径向充磁的模拟76

2.3 永磁电机的局部失磁问题78

3 永磁电机参数计算78

3.1 气隙磁通密度78

3.2 空载励磁电动势79

3.3 电枢反应电抗与负载励磁电动势80

3.4 漏磁系数和波形系数82

3.5 电磁转矩的电磁场数值计算83

4 通过电磁场数值计算进行永磁电机优化设计85

4.1 电机的电磁场逆问题研究85

4.2 通过电磁场数值计算进行永磁电机磁路结构形状和尺寸的优化86

5 永磁电机的瞬态电磁场计算88

5.1 瞬态电磁场基本方程88

5.2 场路方程耦合及其空间与时间离散模型91

第5章 永磁直流电动机93

1 概述93

2 永磁直流电动机基本方程和稳态运行特性93

2.1 电磁转矩和感应电动势93

2.2 基本方程94

2.3 稳态运行特性96

2.4 永磁电机运行特性的温度敏感性98

3 永磁直流电动机的磁极结构98

4 永磁电机磁路计算中的主要系数104

4.1 空载漏磁系数104

4.2 电枢计算长度111

4.3 计算极弧系数113

4.4 气隙系数121

5 永磁直流电动机的电枢反应123

5.1 交轴电枢磁动势和电枢反应123

5.2 直轴电枢磁动势和电枢反应126

5.3 少槽永磁直流电动机电枢反应的特点128

5.4 最大去磁时永磁体工作点校核计算131

6 永磁直流电动机的设计特点132

6.1 主要尺寸选择133

6.2 定子尺寸选择134

6.3 电枢冲片设计136

7 永磁直流电动机的动态特性139

7.1 永磁直流电动机的动态方程140

7.2 永磁直流电动机的传递函数和时间常数141

7.3 永磁直流电动机的转矩脉动和低速平稳性143

8 永磁直流电动机电磁计算程序和算例144

第6章 永磁同步电动机基本理论和异步起动永磁同步电动机161

1 概述161

2 永磁同步电动机的结构162

2.1 永磁同步电动机的总体结构162

2.2 永磁同步电动机转子磁路结构163

2.3 隔磁措施168

3 永磁同步电动机的稳态性能170

3.1 稳态运行和相量图170

3.2 稳态运行性能分析计算172

3.3 损耗分析计算175

4 永磁同步电动机磁路分析与计算176

4.1 磁路计算特点176

4.2 空载漏磁系数180

4.3 永磁体工作点的计算185

5 永磁同步电动机参数计算和分析187

5.1 空载反电动势188

5.2 交、直轴电枢反应电抗189

5.3 交、直轴电枢磁动势折算系数193

6 异步起动永磁同步电动机的起动过程193

6.1 起动过程中的电磁转矩193

6.2 起动过程中的定子电流202

6.3 牵入同步过程202

7 异步起动永磁同步电动机的设计特点206

7.1 主要尺寸和气隙长度的选择207

7.2 定、转子槽数的选择207

7.3 转子设计208

7.4 永磁体设计210

7.5 电枢绕组设计211

7.6 提高异步起动永磁同步电动机功率密度和起动性能的措施211

7.7 提高异步起动永磁同步电动机效率和功率因数的措施212

8 异步起动永磁同步电动机电磁计算程序和算例215

第7章 调速永磁同步电动机234

1 矩形波永磁同步电动机的运行原理234

2 矩形波永磁同步电动机的调速运行和控制238

2.1 矩形波电流控制系统238

2.2 开-关（斩波）矩形波电流控制器240

3 正弦波永磁同步电动机的dq轴数学模型244

4 正弦波永磁同步电动机的矢量控制原理248

4.1 永磁同步电动机矢量控制原理简介248

4.2 正弦波永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系249

5 正弦波永磁同步电动机的矢量控制方法252

5.1 id=0控制252

5.2 最大转矩／电流控制255

5.3 弱磁控制258

5.4 最大输出功率控制261

5.5 定子电流的最佳控制262

6 正弦波永磁同步电动机控制系统264

7 调速永磁同步电动机的设计特点265

7.1 主要尺寸的选择267

7.2 转子磁路结构的选择268

7.3 永磁体设计269

7.4 定位力矩的抑制和低速平稳性的改善270

7.5 提高永磁同步电动机弱磁扩速能力的措施270

第8章 永磁同步发电机273

1 概述273

2 永磁同步发电机转子磁路结构274

2.1 切向式转子磁路结构274

2.2 径向式转子磁路结构276

2.3 混合式转子磁路结构278

2.4 轴向式转子磁路结构279

3 永磁同步发电机的运行性能281

3.1 励磁电动势和气隙合成电动势282

3.2 交、直轴电枢反应和电枢反应电抗284

3.3 固有电压调整率和降低措施287

3.4 短路电流倍数计算289

3.5 永磁同步发电机电动势波形290

4 永磁同步发电机电磁计算程序和算例292

第9章 盘式永磁电动机308

1 盘式永磁电动机基本结构和特点308

1.1 盘式永磁直流电动机结构和特点308

1.2 盘式永磁同步电动机结构和特点311

1.3 盘式无刷直流电动机314

2 盘式永磁电动机空载磁场计算314

2.1 主磁路结构314

2.2 空载工作点确定315

2.3 盘式永磁直流电动机三维磁场分析317

2.4 空载漏磁系数计算320

2.5 气隙磁密分布系数326

3 线绕盘式永磁直流电动机的设计特点326

3.1 基本电磁关系326

3.2 主要尺寸328

3.3 磁极设计329

4 线绕盘式永磁直流电动机电磁计算程序和算例330

第10章 永磁电机电磁计算CAD342

1 概述342

2 电磁计算源程序的编制343

2.1 计算机程序设计语言的选择343

2.2 计算机源程序与手算程序的区别343

2.3 程序的易读性和可维护性345

3 永磁直流电动机电磁计算源程序及说明349

3.1 源程序说明349

3.2 源程序353

3.3 算例380

4 异步起动永磁同步电动机电磁计算源程序及说明382

4.1 源程序说明382

4.2 源程序383

4.3 算例420

第11章 永磁电机测试技术424

1 永磁同步电机电抗参数的测试424

1.1 用直接负载法测量永磁同步电机稳态饱和参数425

1.2 用直流衰减法测量永磁同步电机稳态和瞬态参数432

1.3 用电压积分法测量永磁同步电机稳态参数434

1.4 参数测试方法的比较438

2 永磁同步电动机转矩、转速曲线的测试439

2.1 转矩、转速测试系统简介439

2.2 转矩、转速变化曲线的测试441

2.3 转矩-转速特性曲线和转矩值的测试442

2.4 永磁同步电动机牵入同步能力的测试444

附录1 导线规格表445

附录2 导磁材料磁化曲线表和损耗曲线表448

附录3 磁路和参数计算用图461

附录4 常用定、转子槽比漏磁导计算467

参考文献470