現代永磁電機理論與設計

《現代永磁電機:理論與設計》(精裝)是瀋陽工業大學特種電機研究所近十幾年來從事永磁電機研究和開發的科研成果的整理和總結。書中闡述了近年來形成的適於運用計算機的永磁電機研究分析方法，它以等效磁路解析求解為主、結合電磁場數值計算等現代設計方法。

書中分析了多種基本類型現代永磁電機的運行原理、結構、計算方法和設計特點。書中以衡土永磁電機為重點，但其基本內容同樣適用於鋁鎳鈷永磁、鐵氧體永磁等其他永磁電機。與電勵磁電機相比，永磁電機，特別是稀土永磁電機具有結構簡單，運行可靠；體積小，質量輕；損耗小，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點，因而應用範圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農業和產和日常生活的各個領域。

全書力求貫徹理論聯繫實際的原則，既闡明基本原理和基本概念，又提供在設計、製造和運行中需要的基本公式、參考數據和曲線，同時力求反映所述永磁電機的新技術、新成就和實際應用動態。其中有四種基本類型永磁電機附有可供實用的電磁計算機程序和算例，下提供了兩種永磁電機電磁計算機源程序。

前言

主要符號表

第1章 緒論

1永磁電機的發展概況

2永磁電機的主要特點和應用

2.1永磁同步發電機

2.2高效永磁同步電動機

2.3調速永磁同步電動機和無刷直流電動機

2.4永磁直流電動機

2.5永磁特種電機

3永磁電機的研究推動了電機學科的發展

第2章 永磁材料的性能和選用

1永磁材料磁性能的主要參數

1.1退磁曲線

1.2回覆線

1.3內稟退磁曲線

1.4穩定性

2鋁鎳鑽永磁材料

3鐵氧體永磁材料

4稀土永磁材料

4.1稀土鑽永磁材料

4.2釹鐵硼永磁材料

5粘結永磁材料

5.1粘結鐵氧體永磁

5.2粘結稀土鈷永磁

5.3粘結釹鐵硼永磁

6永磁材料的選擇和應用注意事項

6.1永磁材料的選擇

6.2應用注意事項

第3章 永磁電機磁路計算基礎

1永磁電機的等效磁路

1.1永磁體等效成磁通源或磁動勢源

1.2外磁路的等效磁路

1.3永磁電機的等效磁路

1.4主磁導和漏磁導

1.5漏磁係數和空載漏磁係數

2等效磁路的解析法

2.1等效磁路各參數的標碼值

2.2等效磁路的解析解

2.3解析法的應用

3等效磁路的圖解法

4永磁體的最佳工作點

4.1最大磁能的永磁體最佳工作點

4.2最大有效磁能的永磁體最佳工作點

4.3永磁體最佳工作點的應用

5永磁體體積的估算

第4章 永磁電機電磁場數值計算

1電磁場有限元法基本原理

1.1條件變分問題及其離散化

1.2邊界條件的確定

1.3網格剖分與運動問題的處理

2永磁電機電磁場數值計算的特點

2.1永磁體的面電流模型

2.2永磁體平行充磁和徑向充磁的模擬

2.3永磁電機的局部失磁問題

3永磁電機參數計算

3.1氣隙磁通密度

3.2空載勵磁電動勢

3.3電樞反應電抗與負載勵磁電動勢

3.4漏磁係數和波形係數

3.5電磁轉矩的電磁場數值計算

4通過電磁場數值計算進行永磁電機優化設計

4.1電機的電磁場逆問題研究

4.2通過電磁場數值計算進行永磁電機磁路結構形狀和尺

寸的優化

5永磁電機的瞬態電磁場計算

5.1瞬態電磁場基本方程

5.2場路方程耦合及其空間與時間離散模型

第5章 永磁直流電動機

1概述

2永磁直流電動機基本方程和穩態運行特性

2.1電磁轉矩和感應電動勢

2.2基本方程

2.3穩態運行特性

2.4永磁電機運行特性的温度敏感性

3永磁直流電動機的磁極結構

4永磁電機磁路計算中的主要係數

4.1空載漏磁係數

4.2電樞計算長度

4.3計算極弧係數

4.4氣隙係數

5永磁直流電動機的電樞反應

5.1交軸電樞磁動勢和電樞反應

5.2直軸電樞磁動勢和電樞反應

5.3少槽永磁直流電動機電樞反應的特點

5.4最大去磁時永磁體工作點校核計算

6永磁直流電動機的設計特點

6.1主要尺寸選擇

6.2定子尺寸選擇

6.3電樞衝片設計

7永磁直流電動機的動態特性

7.1永磁直流電動機的動態方程

7.2永磁直流電動機的傳遞函數和時間常數

7.3永磁直流電動機的轉矩脈動和低速平穩性

8永磁直流電動機電磁計算程序和算例

第6章 永磁同步電動機基本理論和異步起動永磁同

步電動機

1概述

2永磁同步電動機的結構

2.1永磁同步電動機的總體結構

2.2永磁同步電動機轉子磁路結構

2.3隔磁措施

3永磁同步電動機的穩態性能

3.1穩態運行和相量圖

3.2穩態運行性能分析計算

3.3損耗分析計算

4永磁同步電動機磁路分析與計算

4.1磁路計算特點

4.2空載漏磁係數

4.3永磁體工作點的計算

5永磁同步電動機參數計算和分析

5.1空載反電動勢

5.2交直軸電樞反應電抗

5.3交直軸電樞磁動勢折算係數

6異步起動永磁同步電動機的起動過程

6.1起動過程中的電磁轉矩

6.2起動過程中的定子電流

6.3牽入同步過程

7異步起動永磁同步電動機的設計特點

7.1主要尺寸和氣隙長度的選擇

7.2定轉子槽數的選擇

7.3轉子設計

7.4永磁體設計

7.5電樞繞組設計

7.6提高異步起動永磁同步電動機功率密度和起動性能的

措施

7.7提高異步起動永磁同步電動機效率和功率因數的措施

8異步起動永磁同步電動機電磁計算程序和算例

第7章 調速永磁同步電動機

1矩形波永磁同步電動機的運行原理

2矩形波永磁同步電動機的調速運行和控制

2.1矩形波電流控制系統

2.2開―關（斬波）矩形波電流控制器

3正弦波永磁同步電動機的dq軸數學模型

4正弦波永磁同步電動機的矢量控制原理

4.1永磁同步電動機矢量控制原理簡介

4.2正弦波永磁同步電動機矢量控制運行時的基本電磁關係

5正弦波永磁同步電動機的矢量控制方法

5.1id＝0控制

5.2最大轉矩/電流控制

5.3弱磁控制

5.4最大輸出功率控制

5.5定子電流的最佳控制

6正弦波永磁同步電動機控制系統

7調速永磁同步電動機的設計特點

7.1主要尺寸的選擇

7.2轉子磁路結構的選擇

7.3永磁體設計

7.4定位力矩的抑制和低速平穩性的改善

7.5提高永磁同步電動機弱磁擴速能力的措施

第8章 永磁同步發電機

1概述

2永磁同步發電機轉子磁路結構

2.1切向式轉子磁路結構

2.2徑向式轉子磁路結構

2.3混合式轉子磁路結構

2.4軸向式轉子磁路結構

3永磁同步發電機的運行性能

3.1勵磁電動勢和氣隙合成電動勢

3.2交直軸電樞反應和電樞反應電抗

3.3固有電壓調整率和降低措施

3.4短路電流倍數計算

3.5永磁同步發電機電動勢波形

4永磁同步發電機電磁計算程序和算例

第9章 盤式永磁電動機

1盤式永磁電動機基本結構和特點

1.1盤式永磁直流電動機結構和特點

1.2盤式永磁同步電動機結構和特點

1.3盤式無刷直流電動機

2盤式永磁電動機空載磁場計算

2.1主磁路結構

2.2空載工作點確定

2.3盤式永磁直流電動機三維磁場分析

2.4空載漏磁係數計算

2.5氣隙磁密分佈係數

3線繞盤式永磁直流電動機的設計特點

3.1基本電磁關係

3.2主要尺寸

3.3磁極設計

4線繞盤式永磁直流電動機電磁計算程序和算例

第10章 永磁電機電磁計算CAD

1概述

2電磁計算源程序的編制

2.1計算機程序設計語言的選擇

2.2計算機源程序與手算程序的區別

2.3程序的易讀性和可維護性

3永磁直流電動機電磁計算源程序及説明

3.1源程序説明

3.2源程序

3.3算例

4異步起動永磁同步電動機電磁計算源程序及説明

4.1源程序説明

42源程序

4.3算例

第11章 永磁電機測試技術

1永磁同步電機電抗參數的測試

1.1用直接負載法測量永磁同步電機穩態飽和參數

1.2用直流衰減法測量永磁同步電機穩態和瞬態參數

1.3用電壓積分法測量永磁同步電機穩態參數

1.4參數測試方法的比較

2永磁同步電動機轉矩 轉速曲線的測試

2.1轉矩轉速測試系統簡介

2.2轉矩轉速變化曲線的測試

2.3轉矩－轉速特性曲線和轉矩值的測試

2.4永磁同步電動機牽入同步能力的測試

附錄1導線規格表

附錄2導磁材料磁化曲線表和損耗曲線表

附錄3磁路和參數計算用圖

附錄4常用定轉子槽比漏磁導計算

參考文獻