近年来，随着电动汽车的推广应用和电动垂直起降飞行器的兴起，工业界对高功率密度电机的需求持续增长。轴向磁通永磁无刷电机以其紧凑的扁平结构、高功率密度和高效率等特点，备受电机工程师的关注。本书是Jacek F.Gieras教授等作者长期教学、科研和实践工作的积累，也是市面上最早和最全面系统阐述轴向磁通永磁无刷电机的著作。本书重点论述了轴向磁通永磁无刷电机的结构、设计、分析、控制和应用。本书为第2版，相比第1版，增加了新的章节、新的应用实例和更多的数值算例。全书内容翔实，浅显易懂，每章都配有计算案例，特别适合作为高等院校电机专业研究生教材和教辅用书，也可作为企业电气工程师、机械工程师以及相关领域技术人员的培训教材和参考书。本书提供所有用Mathcad软件求解的数值算例，可通过登录extras.springer.com网站获取。

《轴向磁通永磁无刷电机（原书第2版）》全面阐述了轴向磁通永磁无刷电机的基本理论、设计和分析方法以及控制技术等。轴向磁通永磁无刷电机拥有多样的拓扑结构，本书先从基础理论入手，系统介绍了电机的尺寸方程、电磁物理关系、工作机制、材料选择和制造工艺；继而针对定子有铁心、定子无铁心和定转子均无铁心的三种主要类别，详细阐述了各自的性能特征和分析方法；之后，介绍了该类电机作为无刷直流电机和同步电机运行的控制技术，以及热性能分析的相关知识；最后，本书展示了轴向磁通永磁无刷电机在不同领域中的应用。《轴向磁通永磁无刷电机（原书第2版）》内容翔实，浅显易懂，每章都配有计算案例，特别适合作为高等院校电机专业研究生教材和教辅用书，也可作为企业电气工程师、机械工程师以及相关领域技术人员的培训教材和参考书。

Jacek F. Gieras拥有波兰波兹南技术大学电气工程（电机）工学博士和理学博士学位。他的研究领域包含电机、控制器、电磁学、电力系统、飞机电气系统和铁路工程。1987年，被提升为正教授。自1998年以来，一直任职于美国联合技术公司（UTC）。同时，他还是波兰比得哥什技术与生命科学大学的电气工程教授。他参与编写了13本著作，发表了250多篇论文，拥有107项美国专利和16项欧洲专利。他是IEEE终身会士，UTC航空航天系统会士（美国），国际电气工程学会的正式成员，以及众多国际会议的指导委员会成员。

目录译者序前言第1章 引言11.1范围11.2特性11.3AFPM电机的发展21.4AFPM电机的类型41.5拓扑和几何尺寸51.6转子动力学91.7永磁产生的轴向磁场101.8最简单的AFPM无刷电机永磁涡流制动器121.9AFPM电机与RFPM电机的对比151.10AFPM电机的功率限制16数值算例17第2章 AFPM电机原理242.1磁路242.1.1单边电机242.1.2双边单永磁转子电机252.1.3环形铁心双边单定子电机262.1.4双边单定子有槽电机272.1.5双边单定子无铁心电机272.1.6多盘电机282.2绕组292.2.1槽内分布的三相绕组292.2.2环形绕组302.2.3无定子铁心绕组302.2.4非重叠（集中线圈）绕组322.3转矩产生342.4磁通352.5电磁转矩和感应电动势362.6损耗与效率372.6.1定子绕组损耗372.6.2定子铁耗382.6.3通过有限元方法计算铁耗392.6.4永磁体损耗402.6.5转子铁耗412.6.6定子导体的涡流损耗412.6.7机械损耗422.6.8非正弦电流损耗432.7相量图432.8尺寸方程462.9电枢反应482.10AFPM电动机512.10.1正弦波电动机512.10.2方波电动机512.11AFPM同步发电机542.11.1离网型发电机542.11.2并网型发电机54数值算例56第3章 材料与制造643.1定子铁心643.1.1无取向硅钢片643.1.2非晶铁磁合金673.1.3软磁粉末复合材料693.1.4定子铁心的制造713.2转子磁路733.2.1永磁材料743.2.2永磁材料的特性773.2.3图解法求工作点813.2.4主磁导和漏磁导833.2.5永磁体磁路的计算863.2.6转子磁路的制造883.3绕组903.3.1导体903.3.2槽绕组的制造913.3.3无铁心绕组的制造92数值算例94第4章 有铁心的AFPM电机1004.1几何结构1004.2有定子铁心的商用AFPM电机1004.3有铁心AFPM电机的特点1024.4气隙磁通密度分布1034.5电抗计算1044.5.1同步电抗和电枢反应电抗1044.5.2定子漏抗1054.6性能特征1074.7性能计算1094.7.1正弦波AFPM电机1094.7.2同步发电机1114.7.3方波AFPM电机1124.8有限元计算113数值算例115第5章 无定子铁心的AFPM电机1255.1优缺点1255.2商用无定子铁心AFPM电机1255.3无定子铁心AFPM微型发电机1275.4性能计算1285.4.1稳态性能计算1285.4.2动态性能计算1295.5无铁心绕组电感的计算1315.5.1传统方法1315.5.2有限元方法1325.6性能特征1335.7无铁心非重叠绕组AFPM电机的性能1375.8定子绕组中的涡流损耗1425.8.1涡流损耗电阻1425.8.2降低涡流损耗1435.8.3降低环流损耗1445.8.4测量涡流损耗1455.9电枢反应1475.10机械设计特点1495.10.1机械强度分析1495.10.2定子上的不平衡轴向力1525.11热问题153数值算例154第6章 无定转子铁心的AFPM电机1616.1优缺点1616.2拓扑和结构 1616.3气隙磁通密度1646.4电磁转矩和感应电动势1656.5商用无铁心AFPM电机1656.6案例研究：低速无铁心AFPM无刷电机 1686.6.1性能特征1696.6.2成本分析1706.6.3与带叠片定转子铁心的径向电机的比较1716.7案例研究：低速无铁心AFPM无刷发电机1726.8无铁心AFPM电机的特点173数值算例175第7章 控制1817.1方波AFPM电机的控制1817.1.1电压方程1837.1.2固态变换器1837.1.3电流控制1867.1.4速度控制1887.1.5高速运行1887.2正弦波AFPM电机控制1897.2.1数学模型和dq等效电路1897.2.2电流控制1937.2.3速度控制1957.2.4正弦波AFPM电机控制器硬件1977.3无位置传感器控制200数值算例201第8章 冷却和散热2088.1热分析的重要性2088.2传热模型2088.2.1热传导2088.2.2热辐射2098.2.3热对流2108.3AFPM电机的冷却2128.3.1自通风AFPM电机2138.3.2外部冷却AFPM电机2198.4集总参数热模型2228.4.1等效热路2228.4.2能量守恒2248.5电机工作制2258.5.1连续工作制2258.5.2短时工作制2258.5.3断续工作制225数值算例226第9章 应用2329.1发电 2329.1.1高速发电机2329.1.2低速发电机2339.2电动汽车2389.2.1混合动力电动汽车 2389.2.2纯电动汽车2419.2.3燃料电池电动汽车2439.3船舶推进2449.3.1大型AFPM电机2449.3.2无人潜艇的推进系统2469.3.3船用反转转子推进系统2469.4电磁飞机弹射系统2479.5移动钻井设备2499.6梁式抽油机2519.7电梯2549.8微型AFPM电机2569.9振动电机2589.10计算机硬盘驱动器2609.11心室辅助装置2619.12带有超导励磁系统的轴向磁通电机265数值算例269符号与缩略语表272参考文献281专利297

前 言由于人们对永磁（PM）无刷电机新拓扑结构的兴趣与日俱增，作者对2004年首次出版的《轴向磁通永磁无刷电机》进行了更新。在第2版中，增加了新的章节［非重叠(集中线圈)绕组、转子动力学、微型轴向磁通永磁无刷电机、轮毂电机］、新的应用实例和更多的数值算例。应广大轴向磁通永磁电机技术工程师的要求，《轴向磁通永磁无刷电机（原书第2版）》提供所有用Mathcad软件求解的数值算例，可通过登录extras.springer.com网站获取。永磁无刷电机技术的重要性及其对能量转换系统的影响受到越来越多的关注。随着直流有刷电机产量的减少，永磁无刷电机正在取代直流有刷电机，有时也取代感应电机，广泛应用于消费类电子产品、厨房和卫浴设备、公共生活、仪器仪表和自动化系统、临床工程、工业机电驱动、汽车制造业、纯电动和混合动力汽车、船舶、玩具、多电飞机等许多应用领域。在分布式发电系统（风力发电机、高速微型涡轮发电机）、微型电源、飞轮储能、飞机和旋翼飞行器作动器、导弹尾翼作动器、舰船电机_螺旋桨集成推进器（轮缘驱动推进器）等领域也出现了新的应用。轴向磁通永磁无刷电机的作用越来越大，尤其是在要将电机与其他机械部件集成的应用中。我们相信，《轴向磁通永磁无刷电机（原书第2版）》将呈现关于轴向磁通永磁无刷电机分析、设计、控制和应用的最新知识。它将提高人们对该领域的认识，并促进该领域的创新。Jacek F.GierasRong_Jie WangMaarten J.Kamper