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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