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