譯者序
前言
作者簡介
主要符號列表
第1章 磁路1
1.1畢奧-薩伐爾定律1
1.2磁場B2
1.3示例——磁通密度B計算3
1.4矢量磁位A4
1.5示例——從矢量磁位計算磁場5
1.6磁通6
1.7電場E7
1.8安培定律8
1.9磁場強度H10
1.10B和H的邊界條件13
1.11法拉第定律14
1.12運動產生的電場15
1.13磁導、磁阻和磁路16
1.14示例——方形截面圓環19
1.15多路徑磁路20
1.16磁阻的一般表達式21
1.17電感23
1.18示例——導線的內部電感23
1.19磁場儲能25
1.20單位轉換26
1.21純鐵心磁路29
1.22磁性材料30
1.23示例——變壓器結構31
1.24含氣隙磁路34
1.25示例——飽和磁路結構36
1.26示例——混聯鐵心磁路計算37
1.27多繞組磁路38
1.28電機磁路39
1.29勵磁線圈位置的影響41
1.30總結42
參考文獻43
第2章 交流繞組的磁動勢和磁場分布44
2.1兩極電機整距繞組的磁動勢和磁場分布44
2.2兩極電機的短距繞組46
2.3分布繞組49
2.4同心繞組54
2.5槽口的影響57
2.6分數槽繞組58
2.7斜槽繞組62
2.8多對極、多並聯支路繞組63
2.9三相繞組的磁動勢分布64
2.10等效兩相電機概念67
2.11總結68
參考文獻68
第3章 基於磁路的主磁通計算69
3.1感應電機的主磁路69
3.2有效氣隙和卡特繫數70
3.3有效長度73
3.4齒部磁阻計算75
3.5示例1——齒部磁壓降78
3.6軛部磁阻計算82
3.7示例2——主磁路上的磁壓降88
3.8等效磁路94
3.9高飽和電機的磁場分布96
3.10磁化電抗計算99
3.11示例3——磁化電感計算103
3.12總結105
參考文獻105
第4章 基於磁路的漏抗計算106
4.1感應電機的漏磁通分量106
4.2比磁導107
4.3槽漏磁導計算109
4.4單層繞組的槽漏感113
4.5雙層繞組的槽漏磁導114
4.6雙籠型繞組的槽漏感116
4.7雙層繞組的槽漏感117
4.8繞組端部漏感121
4.8.1鏡像法121
4.8.2散嵌線圈的繞組端部漏感123
4.8.3將定子鐵心視為完全導電體的繞組端部漏感125
4.8.4將定子鐵心視為空氣的繞組端部漏感127
4.8.5每相繞組的端部漏感128
4.8.6成型線圈的繞組端部漏感130
4.8.7籠型繞組的端部漏感131
4.9定子諧波或相帶漏磁通132
4.10鋸齒形漏感134
4.11示例4——漏感計算139
4.12籠型轉子的每相有效電阻和電感144
4.13轉子氣隙磁動勢的基波分量147
4.14轉子諧波漏感148
4.15互感計算152
4.16示例5——轉子相漏感計算156
4.17斜槽漏感157
4.18示例6——斜槽效應計算159
4.19總結160
參考文獻160
第5章 感應電機損耗計算161
5.1引言161
5.2導體中的渦流效應162
5.3定子電阻計算169
5.4示例7——定子和轉子的電阻計算171
5.5不規則導條形狀電機的轉子參數177
5.6電工鋼的類型181
5.7基波磁場引起的鐵耗182
5.8雜散負載損耗和雜散空載損耗185
5.9定子開槽所導致的鐵心表面損耗計算190
5.10齒部脈動鐵耗計算198
5.11摩擦損耗和通風損耗204
5.12示例8——鐵耗電阻計算205
5.13總結208
參考文獻208
第6章 設計原理209
6.1設計因素209
6.2電機制造標準210
6.3主要尺寸特征215
6.4D2L輸出因數215
6.4.1埃森法則216
6.4.2磁剪應力217
6.4.3長徑比221
6.4.4阻抗基準值224
6.5D3L輸出因數225
6.6損耗密度231
6.7D2.5L尺寸公式232
6.8磁負荷的選取233
6.8.1鐵心中的最大磁通密度233
6.8.2磁化電流234
6.9電負荷的選取235
6.9.1額定電壓235
6.9.2電流密度約束237
6.9.3電流密度代表值239
6.10定子結構的實用考量241
6.10.1散嵌繞組和成型繞組242
6.10.2三角形和星形聯結243
6.10.3疊片間絕緣243
6.10.4選取定子槽數243
6.10.5有效材料尺寸的選取244
6.10.6選取導線尺寸245
6.10.7確定氣隙長度245
6.11轉子結構246
6.11.1需避免的槽配合247
6.11.2起動和堵轉時的轉子發熱問題247
6.12設計流程248
6.13尺寸改變對電機性能的影響251
6.14總結254
參考文獻255
第7章 熱設計256
7.1熱問題256
7.2溫度限制和最大溫升256
7.3熱傳導258
7.3.1矩形板的簡單熱傳導258
7.3.2圓柱體的熱傳導260
7.3.3內部均勻熱源的熱傳導261
7.3.4示例9——定子繞組熱263
7.3.5內部均勻熱源的一維熱傳導264
7.3.6內部均勻熱源的二維和三維熱傳導266
7.3.7定子齒上的二維熱流計算266
7.3.8內部熱源的圓柱固體的徑向熱流267
7.3.9均勻熱源的圓柱殼的熱流269
7.4平面上的熱對流273
7.5氣隙的熱傳遞275
7.6輻射傳熱275
7.7冷卻方法和繫統276
7.7.1空氣表面冷卻277
7.7.2內部冷卻277
7.7.3循環冷卻繫統277
7.7.4液體冷卻278
7.7.5直接氣體冷卻278
7.7.6氣體作為冷卻介質278
7.7.7液體作為冷卻介質280
7.8等效熱路280
7.9示例10——250hp感應電機的熱分布285
7.9.1熱量輸入287
7.9.2熱阻288
7.10瞬態熱流298
7.10.1外部產生的熱量298
7.10.2電機堵轉時內部產生的熱300
7.10.3熱不穩定性301
7.11總結301
參考文獻302
第8章 永磁電機303
8.1永磁體特性303
8.2磁滯305
8.3永磁材料307
8.4磁體工作點的確定310
8.5正弦波驅動表貼式永磁電機312
8.6磁通密度限制315
8.7電流密度限制319
8.8長徑比選擇319
8.9鐵心渦流損耗320
8.9.1

前 言

《交流電機設計》中的材料來源於我自1980年以來在威斯康星大學每半年教授的研究生課程“交流電機設計”的教案。成書之前，這些資料多年來一直以教學為目的地在小範圍內分發。隨著本人的退休，這些資料的更新也已結束。
雖然在大多數培養方案中，電機設計課程經常被忽視，但它仍然是電氣工程中非常具有挑戰性的科目之一。由於幾乎所有涉及該主題的重要文本早已絕版，我決定通過出版這些資料，使得對電機設計感興趣的人能夠獲得必要的基礎知識。
雖方法是一種強大的分析技術，但如果過早引，讀者可能會無法充分地掌握電機理論的基本原理。本著這種想法的主題隻包含在《交流電機設計》書中末尾。希望讀者通過對《交流電機設計》基本原理的更深一步地理解，可以使等現代數學工具，並以更透徹的方式運用它們。
讀者從一開始就可以感覺到，筆者深受Alger、Liwschitz-Garik等人的著作的影響。但願《交流電機設計》有足夠的新內容來保證筆者是一位“作者”，而不僅僅是這些巨匠們深刻見解的“編輯”。
我要特別感謝我的四位學生Michael Klabunde、Xiaogang Luo、Wenbo Liu和Wen Ouyang，他們分別對第5、6、9和10章做出了重要貢獻。另外，我要感謝日本鹿兒島大學的Katsuji Shinohara教授和他的同事們對初稿的仔細審閱。最後，特別感謝Rich Schiferl對終稿的細致編輯。

Thomas A.Lipo
威斯康星州麥迪遜市