●前言
第1版前言
第2版前言
第一章概論1
第一節永磁材料的發展及其應用概況1
一、永磁材料的分類1
二、永磁材料的發展歷史1
三、永磁材料產業的發展概況3
四、永磁材料的應用領域4
第二節永磁電機及其發展概況4
一、永磁電機的發展歷史4
二、永磁電機的分類與特點6
三、永磁電機的應用7
參考文獻8
第二章永磁材料9
第一節永磁材料的磁性與分類9
一、磁性的來源9
二、鐵磁材料的分類10
三、常用的磁學單位制10
第二節永磁材料的主要性能參數11
一、鐵磁材料的磁滯回線11
二、永磁材料的退磁曲線與內稟退磁曲線11
三、永磁材料的磁性能參數12
四、永磁材料的物理參數14
五、永磁材料的力學參數15
第三節主要永磁材料的種類及特點15
一、馬氏體永磁材料15
二、鐵鎳鈷基永磁材料16
三、可加工永磁材料18
四、鐵氧體永磁材料19
五、釤鈷永磁材料20
六、釹鐵硼永磁材料22
七、粘結永磁材料24
第四節永磁材料的磁性能穩定性25
一、內部結構變化25
二、磁後效25
三、化學因素25
四、溫度25
五、外磁場26
六、與強磁性物質的接觸26
七、核輻射26
八、振動與衝擊26
第五節永磁材料的腐蝕與防護26
一、釹鐵硼永磁材料的腐蝕與防護26
二、釤鈷永磁材料的腐蝕與防護28
第六節永磁材料的制備28
一、鐵氧體永磁材料的制備28
二、燒結釹鐵硼永磁材料的制備29
三、燒結釤鈷永磁材料的制備29
四、鋁鎳鈷永磁材料的制備30
五、粘結永磁材料的制備30
六、永磁材料的定向技術30
第七節永磁材料磁性能的測量31
一、磁通的測量31
二、磁通密度的測量32
三、永磁材料退磁曲線的測量32
參考文獻33
第三章永磁電機的磁路及其計算34
第一節磁場與磁路34
一、磁感應強度、磁場強度、磁導率34
二、磁通、磁壓、磁動勢34
三、磁路參數34
第二節永磁電機的磁極結構35
一、按永磁體所在的位置分類36
二、按所用永磁材料的種類分類36
三、按永磁體安置方式分類36
四、按永磁體的形狀分類36
第三節永磁電機的等效磁路39
一、永磁體的等效磁路39
二、外磁路41
三、永磁電機的等效磁路41
第四節永磁電機外磁路的計算42
一、內置式永磁電機漏磁繫數的計算42
二、永磁直流電機氣隙磁壓降的計算44
三、外磁路的計算55
四、漏磁路的計算55
第五節永磁體工作點的確定方法56
一、永磁體工作圖法56
二、用計算機求解永磁體工作圖57
三、永磁體工作點的解析法58
第六節永磁體的設計61
一、永磁體的選擇61
二、永磁體的設計62
三、永磁體尺寸的確定62
四、表面式永磁電機氣隙磁通密度的估算63
參考文獻64
第四章永磁電機的磁場分析65
第一節磁場的偏微分方程邊值問題65
一、位函數滿足的偏微分方程65
二、邊界條件的確定66
三、偏微分方程的邊值問題68
第二法的基本原理68
一、條件變分問題68
二、剖分插值69
分析70
四、總體合成71
五、強加邊界條件的處理71
六、方程組求解71
第三節永磁體的等效72
一、磁化矢量法72
二、等效面電流法73
三、瓦片形磁極的等效74
第四節基於場路耦合的渦流場分析76
一、渦流場分析模型及其離散化處理76
二、渦流場分析的若干問題77
三、與外部電路的耦合78
第五節基分析的參數計算79
一、磁通和磁鏈的計算80
二、氣隙磁通密度徑向分量的分布80
三、電感的計算81
四、損耗的計算81
五、電磁轉矩的計算81
第六節電分析中若干問題的處理82
一、疊片鐵心的處理82
二、第一類邊界條件的確定84
三、槽內電流的處理84
四、周期性邊界條件的應用84
五、運動邊界的處理85
參考文獻86
第五章永磁電機的齒槽轉矩87
第一節表面式永磁電機齒槽轉矩的解析分析方法87
一、齒槽轉矩的產生機理87
二、齒槽轉矩的解析分析方法87
三、表面式永磁電機的齒槽轉矩削弱方法90
四、極槽配合、斜極和斜槽對齒槽轉矩的影響91
第二節基於分段斜極的齒槽轉矩削弱方法93
第三節基於極弧繫數選擇的齒槽轉矩削弱方法96
一、平行充磁瓦片形磁極永磁電機齒槽轉矩分析96
二、基於極弧繫數選擇的永磁電機齒槽轉矩削弱方法96
第四節基於不等槽口寬配合的齒槽轉矩削弱方法99
一、采用不等槽口寬配合時的齒槽轉矩解析表達式100
二、基於不等槽口寬配合的齒槽轉矩削弱方法101
三、計算實例102
第五節基於磁極偏移的齒槽轉矩削弱方法103
一、磁極偏移時的齒槽轉矩表達式103
二、磁極偏移角度的確定104
第六節基於不等厚永磁磁極的齒槽轉矩削弱方法107
一、不等厚磁極結構107
二、基於不等厚磁極的齒槽轉矩削弱方法108
第七節基於不等極弧繫數組合的齒槽轉矩削弱方法109
一、不等極弧繫數組合時的齒槽轉矩表達式109
二、極弧繫數組合的確定110
第八節基於開輔助槽的齒槽轉矩削弱方法111
一、有輔助槽時的齒槽轉矩表達式111
二、輔助槽數的選擇113
第九節基於不等極弧繫數的齒槽轉矩削弱方法115
一、基於不等極弧繫數的齒槽轉矩削弱方法115
二、齒槽轉矩的解析分析116
三法確定Brn最小時的kt值117
四驗證117
五、適用範圍118
第十節轉子靜態偏心對表面式永磁電機齒槽轉矩的影響119
一、轉子偏心對氣隙磁通密度分布的影響120
二、轉子偏心永磁電機的等效120
三、轉子偏心電機的齒槽轉矩分析121
四、偏心對齒槽轉矩的影響123
第十一節內轉子永磁無刷電機的齒槽轉矩及其削弱126
一、表面式內轉子永磁無刷電機的齒槽轉矩及其削弱127
二、內置式內轉子永磁無刷電機的齒槽轉矩及其削弱127
參考文獻134
第六章永磁直流電動機136
第一節永磁直流電動機的結構136
一、磁極結構136
二、電樞結構138
第二節永磁直流電動機的基本方程140
一、電壓平衡方程140
二、感應電動勢140
三、電磁轉矩140
四、電磁功率141
五、功率平衡方程141
六、轉矩平衡方程141
七、電磁參數141
第三節永磁直流電動機的工作特性142
一、轉速特性142
二、轉矩特性142
三、機械特性143
四、效率特性143
第四節永磁直流電動機的電樞反應143
一、負載時氣隙中的磁動勢和磁場143
二、交軸電樞反應和直軸電樞反應144
三、電樞反應對電機運行的影響145
四、電樞反應優選去磁時永磁體工作點的校核145
第五節永磁直流電動機的調速145
一、電樞回路串電阻調速146
二、改變主磁通調速146
三、改變電壓調速146
第六節帶輔助極永磁直流電動機147
一、帶輔助極永磁直流電動機的結構和工作原理147
二、帶輔助極永磁直流電動機的性能特點147
三、實際應用148
第七節換向149
一、換向過程149
二、電刷及其選擇151
三、火花等級153
四、改善換向的方法153
第八節永磁直流電動機的設計153
一、永磁直流電機的額定數據和性能指標154
二、主要尺寸154
三、永磁體尺寸的確定155
四、極數的選擇155
五、電樞衝片的設計155
六、換向器和電刷156
七、換向條件的校核157
第九節永磁直流電動機的電磁設計程序和算例158
一、額定數據158
二、主要尺寸及永磁體尺寸的選擇159
三、電樞衝片及電樞繞組的計算160
四、磁路計算163
五、負載工作點計算164
六、換向計算165
七、優選去磁校核166
八、工作特性167
參考文獻170
第七章永磁無刷直流電動機171
第一節永磁無刷直流電動機的工作原理與結構171
一、永磁無刷直流電動機的工作原理171
二、永磁無刷直流電動機的結構173
第二節永磁無刷直流電動機工作特性的傳統計算方法178
一、基於方波的永磁無刷直流電動機特性計算178
二、基於正弦波的永磁無刷直流電動機特性計算179
第三節永磁無刷直流電動機氣隙磁場的解析計算180
一、表面式永磁無刷直流電動機氣隙磁場的解析計算模型181
二、永磁磁場解析計算算例189
三、空載電動勢的計算189
第四節電樞反應磁場及相繞組電感參數的計算191
一、電樞反應磁場的解析計算191
二、繞組電感參數的計算194
第五節永磁無刷直流電動機的場路耦合模型194
一、永磁無刷直流電動機的場路耦合模型194
二、算例197
第六節基於場路耦合的永磁無刷直流電動機電磁性能計算198
一、基於場路耦合的永磁無刷直流電動機的電磁性能計算方法198
二、特性分析計算199
三、計算實例202
第七節永磁無刷直流電動機的轉矩波動203
一、永磁無刷直流電動機的轉矩波動概述203
二、換向轉矩波動204
第八節永磁無刷直流電動機的設計特點209
一、電機工作方式的確定209
二、電磁負荷的選擇210
三、極數、槽數的確定210
第九節永磁無刷電機位置傳感器的位置確定210
一、霍爾傳感器安裝位置與三相繞組磁動勢軸線的關繫211
二、分數槽集中繞組無刷電件位置的確定方法212
第十節永磁無刷直流電動機的控制器214
一、逆變開關電路214
二、驅動電路215
三、控制電路216
四、控制器實例218
第十一節永磁無刷直流電動機的無位置傳感器控制222
一、無位置傳感器控制技術的位置檢測方法222
二、基於專用芯片的無位置傳感器無刷直流電動機控制223
三、無位置傳感器永磁無刷直流電動機的控制原理圖227
參考文獻228
第八章異步起動永磁同步電動機229
第一節異步起動永磁同步電動機的結構與特點229
一、異步起動永磁同步電動機的結構229
二、異步起動永磁同步電動機的轉子磁極結構231
三、轉子磁路結構的選擇原則233
四、異步起動永磁同步電動機的特點234
第二節異步起動永磁同步電動機的基本電磁關繫235
一、轉速235
二、氣隙磁場的有關繫數235
三、感應電動勢240
四、永磁同步電動機的相量圖241
五、交直軸電樞反應電抗242
六、永磁同步電動機的電磁轉矩243
七、永磁同步電動機的V形曲線245
第三節異步起動永磁同步電動機的工作特性計算247
一、損耗計算247
二、工作特性的計算248
第四節永磁同步電動機的起動過程與起動性能計算249
一、起動過程中的磁場249
二、起動過程中的轉矩分析250
三、起動過程中平均轉矩的計算251
四、起動過程仿真251
五、起動轉矩的定義與測定252
第五節提高永磁同步電動機性能的技術措施254
一、提高起動轉矩的措施254
二、提高功率因數的措施254
三、提高效率、擴大經濟運行範圍的措施255
第六節永磁同步電動機性能的敏感性分析258
一、外加電壓的影響258
二、永磁材料分散性的影響261
三、環境溫度的影響263
第七節異步起動永磁同步電動機的電磁設計267
一、異步起動永磁同步電動機的額定數據和主要性能指標267
二、定子衝片尺寸和氣隙長度的確定268
三、定子繞組的設計268
四、轉子鐵心的設計269
第八節異步起動永磁同步電動機的電磁計算程序和算例270
一、額定數據和技術要求270
二、主要尺寸270
三、永磁體計算271
四、定、轉子衝片271
五、繞組計算274
六、磁路計算276
七、參數計算280
八、工作特性計算284
九、起動性能計算287
參考文獻292
第九章永磁同步發電機293
第一節永磁同步發電機的基本結構和工作原理293
一、永磁同步發電機的基本結構293
二、永磁同步發電機的工作原理296
第二節永磁同步發電機的電樞反應297
一、電樞電流I&與勵磁電動勢0E&同相位298
二、電樞電流I&與勵磁電動勢0E&不同相位299
第三節永磁同步發電機的磁場波形繫數與參數計算300
一、氣隙磁場的有關繫數300
二、電抗參數的計算302
第四節永磁同步發電機的電壓方程和相量圖302
第五節永磁同步發電機的功率方程、轉矩方程和功角特性303
一、功率方程303
二、轉矩方程303
三、功角特性303
第六節永磁同步發電機的運行特性304
一、外特性與電壓調整率304
二、效率特性305
第七節直驅永磁風力發電機305
一、直驅式永磁同步風力發電繫統的總體結構305
二、結構特點306
三、直驅式永磁同步風力發電機的特點307
四、直驅式永磁同步風力發電機存在的問題308
五、典型的直驅式永磁同步風力發電機308
第八節混合勵磁永磁同步發電機310
一、組合轉子混合勵磁同步發電機310
二、勵磁繞組內嵌式混合勵磁電機312
三、順極式混合勵磁同步發電機313
四、爪極混合勵磁同步發電機314
第九節表面凸出式永磁同步發電機的電磁計算程序和算例317
一、額定數據317
二、永磁材料性能317
三、定子鐵心318
四、定子繞組319
五、轉子結構尺寸320
六、磁路計算321
七、參數計算323
八、電壓調整率和短路電流的計算326
九、損耗和效率的計算327
參考文獻327
第十章調速永磁同步電動機329
第一節調速永磁同步電動機的基本結構和數學模型329
一、調速永磁同步電動機的基本結構329
二、調速永磁同步電動機的數學模型330
第二節調速永磁同步電動機的矢量控制333
一、矢量控制原理333
二、永磁同步電動機的電流控制策略334
三、調速永磁同步電動機矢量控制繫統336
第三節調速永磁同步電動機矢量控制時的功率特性及弱磁擴速能力分析336
一、矢量控制調速永磁同步電動機性能的分析方法336
二、永磁同步電動機恆轉矩控制和普通弱磁控制時的功率特性337
三、永磁同步電動機優選輸入功率弱磁控制時的功率特性340
四、永磁同步電動機弱磁擴速能力的提高343
五、其他因素對電機功率特性及弱磁擴速能力的影響344
第四節調速永磁同步電動機電感參數計算方法345
一、交、直電感的計算方法345
二、交、直軸電流對交、直軸電感的影響345
第五節調速永磁同步電動機矢量控制運行的實現347
一、驅動繫統概述347
二、位置傳感器的選用及安裝348
三、電機位置、速度的采樣348
四、PMSM控制繫統軟件設計349
第六節調速永磁同步電動機的直接轉矩控制351
一、概述351
二、永磁同步電動機M?T坐標繫下的轉矩方程351
三、基於定子相電壓矢量的定子磁鏈控制352
四、PMSM直接轉矩控制繫統的實現354
第七節調速永磁同步電動機的電磁設計355
一、主要尺寸及氣隙選擇356
二、轉子磁路結構的選擇357
三、永磁體選擇及設計357
四、永磁磁通密度波形優化357
五、齒槽轉矩的抑制和低速平穩性的改善358
參考文獻358
第十一章特殊結構永磁電機360
第一節橫向磁通永磁電機360
一、橫向磁通永磁電機的結構與工作原理360
二、橫向磁通永磁電機的特點361
三、橫向磁通永磁電機的分類361
四、橫向磁通永磁電機的典型應用364
第二節圓筒型永磁同步直線電機365
一、圓筒型永磁同步直線電機的結構與工作原理365
二、圓筒型永磁同步直線電機的分類366
三、圓筒型永磁同步直線電機的推力波動與削弱367
四、圓筒型永磁同步直線電機的典型應用378
第三節高速永磁同步電機379
一、概述379
二、高速永磁電機的轉子結構379
三、高速永磁電機的損耗381
四、高速永磁電機的設計原則與方法382
五、高速永磁電機的多物理場耦合設計方法385
六、高速永磁電機的設計實例389
第四節低速直驅永磁同步電動機390
一、低速大轉矩電機390
二、主要應用領域及其優勢390
三、低速永磁電機與其他類型電機的對比391
四、低速大轉矩永磁電機的關鍵技術與設計原則392
五、低速大轉矩永磁電機的設計實例394
六、低速大轉矩永磁電機傳動繫統的發展動態與趨勢396
第五節雙三相永磁同步電動機397
一、雙三相永磁同步電動機的結構397
二、雙三相繞組的電樞磁動勢諧波399
三、雙三相永磁同步電動機的轉矩脈動402
四、僅一套三相對稱繞組運行時的不平衡磁拉力406
第六節軸向磁場永磁同步電機407
一、軸向磁場永磁同步電機的結構407
二、軸向磁場永磁同步電機的運行原理409
三、軸向磁場永磁同步電機的分類及特點410
四、軸向磁場永磁同步電機主要尺寸的確定412
第七節永磁輔助式同步磁阻電機413
一、永磁輔助式同步磁阻電機的結構413
二、永磁輔助式同步磁阻電機的轉矩特性414
三、永磁輔助式同步磁阻電機的結構參數對交直軸電感的影響416
四、永磁輔助式同步磁阻電機的控制策略418
參考文獻418
附錄420
附錄A導線規格表420
附錄B導磁材料磁化曲線和損耗曲線圖表421
附錄C常用鑄鋁轉子槽下部比漏磁導的計算436

隨著永磁材料性能的不斷提高和電機技術的發展，永磁電機在國民經濟的各個領域得到了極其廣泛的應用。《永磁電機（第3版）》從永磁電機的基本理論入手，首先詳細介紹了各類永磁材料的特點及選用原則、永磁電機的磁路及其計算、永磁電機的磁場分析、永磁電機的齒槽轉矩等共性問題；然後分析了各類常見永磁電機的結構特點、工作原理、性能計算和設計方法：最後對具有特殊結構的新型永磁電機進行了簡要介紹。在展示永磁電機全貌的同時，力求反映永磁電機的新發展。《永磁電機（第3版）》既可供從事永磁電機研究、設計、生產和使用的科研人員、工程技術人員、科技管理人員使用，也可作為高等學校的研究生教材，以及繼續教育的參考教材。