现代永磁电机 理论与设计PDF电子书下载

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么值 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CAD 342

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