书名：永磁电机(第3版）
书号：978-7-5198-6536-8
定价：98元
作者：王秀和 等 编著
出版时间：2023-02-24
出版社：中国电力出版社
页码： 452    字数(千字)：686
开本：16开    版次：3    印次：10

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

（1）体现永磁电机的最新发展，涉及多种新型永磁电机的原理与设计。（2）齿槽转矩是永磁电机独有的问题，将对起机理、分布规律和削弱方法进行详细阐述。（3）注重实用性。

作者介绍

王秀和，博士，山东大学教授，教育部新世纪优秀人才，国务院政府特殊津贴专家，山东省有突出贡献的中青年专家。长期从事永磁电机共性基础理论和关键技术研究，以及高性能用词电机的研究开发工作。主编学术专著2部、“十二五”国家级规划教材1部、主译专著1部，发表高水平学术论文200余篇，以第一完成人获省部级科研奖励二等奖3项、三等奖2项、山东省教育教学成果二等奖1项。授权发明专利20项。

内容介绍

随着永磁材料性能的不断提高和电机技术的发展，永磁电机在国民经济的各个领域得到了极其广泛的应用。本书从永磁电机的基本理论入手，首先详细介绍了各类永磁材料的特点及选用原则、永磁电机的磁路及其计算、永磁电机的磁场分析、永磁电机的齿槽转矩等共性问题；然后分析了各类常见永磁电机的结构特点、工作原理、性能计算和设计方法；最后对具有特殊结构的新型永磁电机进行了简要介绍。在展示永磁电机全貌的同时，力求反映永磁电机的最新发展。 本书既可供从事永磁电机研究、设计、生产和使用的科研人员、工程技术人员、科技管理人员使用，也可作为高等学校的研究生教材，以及继续教育的参考教材。
本书适用于本书既可供从事永磁电机研究、设计、生产和使用的科研人员、工程技术人员、科技管理人员使用，也可作为高等学校的研究生教材，以及继续教育的参考教材。

前言

前言 《永磁电机》第2 版于2011 年出版发行，期间受到了广大读者的厚爱。10 多年来，永磁电机的基础研究和产品研发都取得了长足进展，为体现永磁电机的最新研究成果及应用，我们对《永磁电机》第2 版进行了修订。 在本书第1 版中，王秀和编写了第一、二、三、五、八章，杨玉波编写了第四章和附录，李光友编写了第六章，王兴华编写了第七章，徐衍亮编写了第九章，第十章由王秀和、徐衍亮、朱常青、陈谢杰、张冉、刘士勇、申宁共同编写。全书由王秀和负责定稿。 在本书第3 版中，各章节修订和编写情况如下：第一章由王秀和、赵文良修订，第二章由王秀和、张岳修订，第三章、第八章由王秀和修订，第四章由杨玉波修订，第五章由王秀和、杨玉波修订，第六章由李光友修订，第七章由王兴华修订，第九章由王秀和、朱常青修订，第十章由徐衍亮修订，第十一章由杨玉波、赵文良、张岳编写，附录由杨玉波修订。全书由王秀和负责定稿。 在本书的编写和修订过程中，得到了沈阳工业大学的唐任远院士、孙昌志教授以及山东大学电气工程学院诸多同事的大力支持和指导，在此表示诚挚谢意。 由于作者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请读者批评指正。 作者 2022 年11 月

目录

目录
前言
第2 版前言
第一章 概论 1
第一节 永磁材料的发展及其应用概况 1
一、永磁材料的分类 1
二、永磁材料的发展历史 1
三、永磁材料产业的发展概况 3
四、永磁材料的应用领域 4
第二节 永磁电机及其发展概况 4
一、永磁电机的发展历史 4
二、永磁电机的分类与特点 6
三、永磁电机的应用 7
参考文献 8
第二章 永磁材料 9
第一节 永磁材料的磁性与分类 9
一、磁性的来源 9
二、铁磁材料的分类 10
三、常用的磁学单位制 10
第二节 永磁材料的主要性能参数 11
一、铁磁材料的磁滞回线 11
二、永磁材料的退磁曲线与内禀退磁曲线 11
三、永磁材料的磁性能参数 12
四、永磁材料的物理参数 14
五、永磁材料的力学参数 15
第三节 主要永磁材料的种类及特点 15
一、马氏体永磁材料 15
二、铁镍钴基永磁材料 16
三、可加工永磁材料 18
四、铁氧体永磁材料 19
五、钐钴永磁材料 20
六、钕铁硼永磁材料 22
七、粘结永磁材料 24
第四节 永磁材料的磁性能稳定性 25
一、内部结构变化 25
二、磁后效 25
三、化学因素 25
四、温度 25
五、外磁场 26
六、与强磁性物质的接触 26
七、核辐射 26
八、振动与冲击 26
第五节 永磁材料的腐蚀与防护 26
一、钕铁硼永磁材料的腐蚀与防护 26
二、钐钴永磁材料的腐蚀与防护 28
第六节 永磁材料的制备 28
一、铁氧体永磁材料的制备 28
二、烧结钕铁硼永磁材料的制备 29
三、烧结钐钴永磁材料的制备 29
四、铝镍钴永磁材料的制备 30
五、粘结永磁材料的制备 30
六、永磁材料的定向技术 30
第七节 永磁材料磁性能的测量 31
一、磁通的测量 31
二、磁通密度的测量 32
三、永磁材料退磁曲线的测量 32
参考文献 33
第三章 永磁电机的磁路及其计算 34
第一节 磁场与磁路 34
一、磁感应强度、磁场强度、磁导率 34
二、磁通、磁压、磁动势 34
三、磁路参数 34
第二节 永磁电机的磁极结构 35
一、按永磁体所在的位置分类 36
二、按所用永磁材料的种类分类 36
三、按永磁体安置方式分类 36
四、按永磁体的形状分类 36
第三节 永磁电机的等效磁路 39
一、永磁体的等效磁路 39
二、外磁路 41
三、永磁电机的等效磁路 41
第四节 永磁电机外磁路的计算 42
一、内置式永磁电机漏磁系数的计算 42
二、永磁直流电机气隙磁压降的计算 44
三、外磁路的计算 55
四、漏磁路的计算 55
第五节 永磁体工作点的确定方法 56
一、永磁体工作图法 56
二、用计算机求解永磁体工作图 57
三、永磁体工作点的解析法 58
第六节 永磁体的设计 61
一、永磁体的选择 61
二、永磁体的设计 62
三、永磁体尺寸的确定 62
四、表面式永磁电机气隙磁通密度的估算 63
参考文献 64
第四章 永磁电机的磁场分析 65
第一节 磁场的偏微分方程边值问题 65
一、位函数满足的偏微分方程 65
二、边界条件的确定 66
三、偏微分方程的边值问题 68
第二节 有限元法的基本原理 68
一、条件变分问题 68
二、剖分插值 69
三、单元分析 70
四、总体合成 71
五、强加边界条件的处理 71
六、方程组求解 71
第三节 永磁体的等效 72
一、磁化矢量法 72
二、等效面电流法 73
三、瓦片形磁极的等效 74
第四节 基于场路耦合的涡流场分析 76
一、涡流场分析的有限元模型及其离散化处理 76
二、涡流场分析的若干问题 77
三、与外部电路的耦合 78
第五节 基于有限元分析的参数计算 79
一、磁通和磁链的计算 80
二、气隙磁通密度径向分量的分布 80
三、电感的计算 81
四、损耗的计算 81
五、电磁转矩的计算 81
第六节 电机有限元分析中若干问题的处理 82
一、叠片铁心的处理 82
二、第一类边界条件的确定 84
三、槽内电流的处理 84
四、周期性边界条件的应用 84
五、运动边界的处理 85
参考文献 86
第五章 永磁电机的齿槽转矩 87
第一节 表面式永磁电机齿槽转矩的解析分析方法 87
一、齿槽转矩的产生机理 87
二、齿槽转矩的解析分析方法 87
三、表面式永磁电机的齿槽转矩削弱方法 90
四、极槽配合、斜极和斜槽对齿槽转矩的影响 91
第二节 基于分段斜极的齿槽转矩削弱方法 93
第三节 基于极弧系数选择的齿槽转矩削弱方法 96
一、平行充磁瓦片形磁极永磁电机齿槽转矩分析 96
二、基于极弧系数选择的永磁电机齿槽转矩削弱方法 96
第四节 基于不等槽口宽配合的齿槽转矩削弱方法 99
一、采用不等槽口宽配合时的齿槽转矩解析表达式 100
二、基于不等槽口宽配合的齿槽转矩削弱方法 101
三、计算实例 102
第五节 基于磁极偏移的齿槽转矩削弱方法 103
一、磁极偏移时的齿槽转矩表达式 103
二、磁极偏移角度的确定 104
第六节 基于不等厚永磁磁极的齿槽转矩削弱方法 107
一、不等厚磁极结构 107
二、基于不等厚磁极的齿槽转矩削弱方法 108
第七节 基于不等极弧系数组合的齿槽转矩削弱方法 109
一、不等极弧系数组合时的齿槽转矩表达式 109
二、极弧系数组合的确定 110
第八节 基于开辅助槽的齿槽转矩削弱方法 111
一、有辅助槽时的齿槽转矩表达式 111
二、辅助槽数的选择 113
第九节 基于不等极弧系数的齿槽转矩削弱方法 115
一、基于不等极弧系数的齿槽转矩削弱方法 115
二、齿槽转矩的解析分析 116
三、有限元法确定Brn 最小时的kt 值 117
四、有限元验证 117
五、适用范围 118
第十节 转子静态偏心对表面式永磁电机齿槽转矩的影响 119
一、转子偏心对气隙磁通密度分布的影响 120
二、转子偏心永磁电机的等效 120
三、转子偏心电机的齿槽转矩分析 121
四、偏心对齿槽转矩的影响 123
第十一节 内转子永磁无刷电机的齿槽转矩及其削弱 126
一、表面式内转子永磁无刷电机的齿槽转矩及其削弱 127
二、内置式内转子永磁无刷电机的齿槽转矩及其削弱 127
参考文献 134
第六章 永磁直流电动机 136
第一节 永磁直流电动机的结构 136
一、磁极结构 136
二、电枢结构 138
第二节 永磁直流电动机的基本方程 140
一、电压平衡方程 140
二、感应电动势 140
三、电磁转矩 140
四、电磁功率 141
五、功率平衡方程 141
六、转矩平衡方程 141
七、电磁参数 141
第三节 永磁直流电动机的工作特性 142
一、转速特性 142
二、转矩特性 142
三、机械特性 143
四、效率特性 143
第四节 永磁直流电动机的电枢反应 143
一、负载时气隙中的磁动势和磁场 143
二、交轴电枢反应和直轴电枢反应 144
三、电枢反应对电机运行的影响 145
四、电枢反应最大去磁时永磁体工作点的校核 145
第五节 永磁直流电动机的调速 145
一、电枢回路串电阻调速 146
二、改变主磁通调速 146
三、改变电压调速 146
第六节 带辅助极永磁直流电动机 147
一、带辅助极永磁直流电动机的结构和工作原理 147
二、带辅助极永磁直流电动机的性能特点 147
三、实际应用 148
第七节 换向 149
一、换向过程 149
二、电刷及其选择 151
三、火花等级 153
四、改善换向的方法 153
第八节 永磁直流电动机的设计 153
一、永磁直流电机的额定数据和性能指标 154
二、主要尺寸 154
三、永磁体尺寸的确定 155
四、极数的选择 155
五、电枢冲片的设计 155
六、换向器和电刷 156
七、换向条件的校核 157
第九节 永磁直流电动机的电磁设计程序和算例 158
一、额定数据 158
二、主要尺寸及永磁体尺寸的选择 159
三、电枢冲片及电枢绕组的计算 160
四、磁路计算 163
五、负载工作点计算 164
六、换向计算 165
七、最大去磁校核 166
八、工作特性 167
参考文献 170
第七章 永磁无刷直流电动机 171
第一节 永磁无刷直流电动机的工作原理与结构 171
一、永磁无刷直流电动机的工作原理 171
二、永磁无刷直流电动机的结构 173
第二节 永磁无刷直流电动机工作特性的传统计算方法 178
一、基于方波的永磁无刷直流电动机特性计算 178
二、基于正弦波的永磁无刷直流电动机特性计算 179
第三节 永磁无刷直流电动机气隙磁场的解析计算 180
一、表面式永磁无刷直流电动机气隙磁场的解析计算模型 181
二、永磁磁场解析计算算例 189
三、空载电动势的计算 189
第四节 电枢反应磁场及相绕组电感参数的计算 191
一、电枢反应磁场的解析计算 191
二、绕组电感参数的计算 194
第五节 永磁无刷直流电动机的场路耦合模型 194
一、永磁无刷直流电动机的场路耦合模型 194
二、算例 197
第六节 基于场路耦合的永磁无刷直流电动机电磁性能计算 198
一、基于场路耦合的永磁无刷直流电动机的电磁性能计算方法 198
二、特性分析计算 199
三、计算实例 202
第七节 永磁无刷直流电动机的转矩波动 203
一、永磁无刷直流电动机的转矩波动概述 203
二、换向转矩波动 204
第八节 永磁无刷直流电动机的设计特点 209
一、电机工作方式的确定 209
二、电磁负荷的选择 210
三、极数、槽数的确定 210
第九节 永磁无刷电机位置传感器的位置确定 210
一、霍尔传感器安装位置与三相绕组磁动势轴线的关系 211
二、分数槽集中绕组无刷电机霍尔元件位置的确定方法 212
第十节 永磁无刷直流电动机的控制器 214
一、逆变开关电路 214
二、驱动电路 215
三、控制电路 216
四、控制器实例 218
第十一节 永磁无刷直流电动机的无位置传感器控制 222
一、无位置传感器控制技术的位置检测方法 222
二、基于专用芯片的无位置传感器无刷直流电动机控制 223
三、无位置传感器永磁无刷直流电动机的控制原理图 227
参考文献 228
第八章 异步起动永磁同步电动机 229
第一节 异步起动永磁同步电动机的结构与特点 229
一、异步起动永磁同步电动机的结构 229
二、异步起动永磁同步电动机的转子磁极结构 231
三、转子磁路结构的选择原则 233
四、异步起动永磁同步电动机的特点 234
第二节 异步起动永磁同步电动机的基本电磁关系 235
一、转速 235
二、气隙磁场的有关系数 235
三、感应电动势 240
四、永磁同步电动机的相量图 241
五、交直轴电枢反应电抗 242
六、永磁同步电动机的电磁转矩 243
七、永磁同步电动机的V 形曲线 245
第三节 异步起动永磁同步电动机的工作特性计算 247
一、损耗计算 247
二、工作特性的计算 248
第四节 永磁同步电动机的起动过程与起动性能计算 249
一、起动过程中的磁场 249
二、起动过程中的转矩分析 250
三、起动过程中平均转矩的计算 251
四、起动过程仿真 251
五、起动转矩的定义与测定 252
第五节 提高永磁同步电动机性能的技术措施 254
一、提高起动转矩的措施 254
二、提高功率因数的措施 254
三、提高效率、扩大经济运行范围的措施 255
第六节 永磁同步电动机性能的敏感性分析 258
一、外加电压的影响 258
二、永磁材料分散性的影响 261
三、环境温度的影响 263
第七节 异步起动永磁同步电动机的电磁设计 267
一、异步起动永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 267
二、定子冲片尺寸和气隙长度的确定 268
三、定子绕组的设计 268
四、转子铁心的设计 269
第八节 异步起动永磁同步电动机的电磁计算程序和算例 270
一、额定数据和技术要求 270
二、主要尺寸 270
三、永磁体计算 271
四、定、转子冲片 271
五、绕组计算 274
六、磁路计算 276
七、参数计算 280
八、工作特性计算 284
九、起动性能计算 287
参考文献 292
第九章 永磁同步发电机 293
第一节 永磁同步发电机的基本结构和工作原理 293
一、永磁同步发电机的基本结构 293
二、永磁同步发电机的工作原理 296
第二节 永磁同步发电机的电枢反应 297
一、电枢电流I& 与励磁电动势0 E& 同相位 298
二、电枢电流I& 与励磁电动势0 E& 不同相位 299
第三节 永磁同步发电机的磁场波形系数与参数计算 300
一、气隙磁场的有关系数 300
二、电抗参数的计算 302
第四节 永磁同步发电机的电压方程和相量图 302
第五节 永磁同步发电机的功率方程、转矩方程和功角特性 303
一、功率方程 303
二、转矩方程 303
三、功角特性 303
第六节 永磁同步发电机的运行特性 304
一、外特性与电压调整率 304
二、效率特性 305
第七节 直驱永磁风力发电机 305
一、直驱式永磁同步风力发电系统的总体结构 305
二、结构特点 306
三、直驱式永磁同步风力发电机的特点 307
四、直驱式永磁同步风力发电机存在的问题 308
五、典型的直驱式永磁同步风力发电机 308
第八节 混合励磁永磁同步发电机 310
一、组合转子混合励磁同步发电机 310
二、励磁绕组内嵌式混合励磁电机 312
三、顺极式混合励磁同步发电机 313
四、爪极混合励磁同步发电机 314
第九节 表面凸出式永磁同步发电机的电磁计算程序和算例 317
一、额定数据 317
二、永磁材料性能 317
三、定子铁心 318
四、定子绕组 319
五、转子结构尺寸 320
六、磁路计算 321
七、参数计算 323
八、电压调整率和短路电流的计算 326
九、损耗和效率的计算 327
参考文献 327
第十章 调速永磁同步电动机 329
第一节 调速永磁同步电动机的基本结构和数学模型 329
一、调速永磁同步电动机的基本结构 329
二、调速永磁同步电动机的数学模型 330
第二节 调速永磁同步电动机的矢量控制 333
一、矢量控制原理 333
二、永磁同步电动机的电流控制策略 334
三、调速永磁同步电动机矢量控制系统 336
第三节 调速永磁同步电动机矢量控制时的功率特性及弱磁扩速能力分析 336
一、矢量控制调速永磁同步电动机性能的分析方法 336
二、永磁同步电动机恒转矩控制和普通弱磁控制时的功率特性 337
三、永磁同步电动机最大输入功率弱磁控制时的功率特性 340
四、永磁同步电动机弱磁扩速能力的提高 343
五、其他因素对电机功率特性及弱磁扩速能力的影响 344
第四节 调速永磁同步电动机电感参数计算方法 345
一、交、直电感的计算方法 345
二、交、直轴电流对交、直轴电感的影响 345
第五节 调速永磁同步电动机矢量控制运行的实现 347
一、驱动系统概述 347
二、位置传感器的选用及安装 348
三、电机位置、速度的采样 348
四、PMSM 控制系统软件设计 349
第六节 调速永磁同步电动机的直接转矩控制 351
一、概述 351
二、永磁同步电动机M − T 坐标系下的转矩方程 351
三、基于定子相电压矢量的定子磁链控制 352
四、PMSM 直接转矩控制系统的实现 354
第七节 调速永磁同步电动机的电磁设计 355
一、主要尺寸及气隙选择 356
二、转子磁路结构的选择 357
三、永磁体选择及设计 357
四、永磁磁通密度波形优化 357
五、齿槽转矩的抑制和低速平稳性的改善 358
参考文献 358
第十一章 特殊结构永磁电机 360
第一节 横向磁通永磁电机 360
一、横向磁通永磁电机的结构与工作原理 360
二、横向磁通永磁电机的特点 361
三、横向磁通永磁电机的分类 361
四、横向磁通永磁电机的典型应用 364
第二节 圆筒型永磁同步直线电机 365
一、圆筒型永磁同步直线电机的结构与工作原理 365
二、圆筒型永磁同步直线电机的分类 366
三、圆筒型永磁同步直线电机的推力波动与削弱 367
四、圆筒型永磁同步直线电机的典型应用 378
第三节 高速永磁同步电机 379
一、概述 379
二、高速永磁电机的转子结构 379
三、高速永磁电机的损耗 381
四、高速永磁电机的设计原则与方法 382
五、高速永磁电机的多物理场耦合设计方法 385
六、高速永磁电机的设计实例 389
第四节 低速直驱永磁同步电动机 390
一、低速大转矩电机 390
二、主要应用领域及其优势 390
三、低速永磁电机与其他类型电机的对比 391
四、低速大转矩永磁电机的关键技术与设计原则 392
五、低速大转矩永磁电机的设计实例 394
六、低速大转矩永磁电机传动系统的发展动态与趋势 396
第五节 双三相永磁同步电动机 397
一、双三相永磁同步电动机的结构 397
二、双三相绕组的电枢磁动势谐波 399
三、双三相永磁同步电动机的转矩脉动 402
四、仅一套三相对称绕组运行时的不平衡磁拉力 406
第六节 轴向磁场永磁同步电机 407
一、轴向磁场永磁同步电机的结构 407
二、轴向磁场永磁同步电机的运行原理 409
三、轴向磁场永磁同步电机的分类及特点 410
四、轴向磁场永磁同步电机主要尺寸的确定 412
第七节 永磁辅助式同步磁阻电机 413
一、永磁辅助式同步磁阻电机的结构 413
二、永磁辅助式同步磁阻电机的转矩特性 414
三、永磁辅助式同步磁阻电机的结构参数对交直轴电感的影响 416
四、永磁辅助式同步磁阻电机的控制策略 418
参考文献 418
附录 420
附录A 导线规格表 420
附录B 导磁材料磁化曲线和损耗曲线图表 421
附录C 常用铸铝转子槽下部比漏磁导的计算 436