在人类文明的发展历程中，电力无疑扮演着至关重要的角色。作为电力转换与传输的核心设备，电机以其广泛的应用领域和不可替代的功能性，成为现代社会不可或缺的基石。然而，随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的提升，如何降低电机损耗、提高能源利用效率，成为科技界与工业界亟待解决的关键问题。正是在这样的背景下，笔者撰写了这本书，旨在通过深度剖析电机磁损耗的内在机制，提出创新性的铁损降损与节能技术，为电机的未来发展开辟一条绿色、高效的新路径。本书内容基于清晰而系统的逻辑框架进行构建，从电机电磁损耗的基本理论出发，详细阐述了磁滞损耗与涡流损耗在不同电磁材料中的产生机理及对电机性能的影响。通过理论解析与实验数据的结合，力求为读者构建一个全面、深入的电机电磁损耗知识体系。首先，在影响电机电磁损耗的众多因素中，永磁材料的性能起着举足轻重的作用。作为电机中的关键组件，永磁体不仅决定了电机的磁通密度和转矩输出，还直接影响电机的损耗特性。因此，寻找性能更优的永磁材料，成为降低电机损耗、提高能源利用效率的重要途径。本书特别关注了纳米复合永磁体的相关研究，从材料科学的视角，深入探讨纳米复合永磁体的微观结构与磁性能之间的关系。纳米复合永磁体以其独特的纳米尺度结构和优异的磁性能，为电机性能提升提供了前所未有的可能性。本书详细阐述了纳米复合永磁体的制备工艺、性能优化策略及其在电机设计中的应用案例，并提出了相应方案，为纳米复合永磁体在电机领域的应用提供了理论基础。其次，涡流损耗作为电机损耗中的重要组成部分，直接影响电机的整体损耗特性。本书在涡流损耗方面提出了一种基于变换电磁学理论的建模方法，通过精确模拟电机内部电磁场的分布与变化，实现对涡流损耗的精确预测。在此基础上，进一步开发了涡流损耗最小化设计技术，通过优化电机结构与材料选择，有效降低涡流损耗。在动态损耗控制方面，控制策略的优劣直接关系到电机的整体性能，本书结合无差拍直接转矩控制策略，对电机的动态过程进行精细管理，通过实时监测与控制电机的动态损耗，有效提升电机的整体性能与稳定性。上述建模与控制方法，为电机的高效运行提供了有力保障。最后，在综合降损策略的制定与实施上，本书展现出较强实用性。通过分析各种降损技术的优缺点，提出了一种综合降损策略，通过材料创新、结构优化、控制算法升级等多方面的协同作用，实现电机损耗的最大化降低。展望未来，电机节能降损领域正面临着前所未有的发展机遇与挑战。新型材料的研发、智能控制技术的革新、系统集成与优化设计等前沿领域正不断涌现出新的研究成果与应用前景。本书在结尾部分对未来趋势进行深入剖析，并提出了应对策略与建议，旨在为读者提供一个清晰的未来发展方向与行动指南。本书是一部聚焦电机电磁损耗机理与降损技术的专业著作，期待读者通过学习本书，能够精准把握电机节能降损领域的核心脉络，激发对该领域的兴趣与热情，共同推动电机技术的革新与发展，为构建更加绿色、高效、可持续的电力世界贡献专业力量。让我们携手共进，共同开启电机节能降损的新纪元！

本书是一部聚焦永磁同步电机电磁损耗机理与降损技术的专业学术著作，由具有国际大公司研发与高校研究双重背景的徐炜著述。全书系统构建了电机电磁损耗理论体系，在材料层面深入探讨纳米复合永磁体的微观结构与磁性能关系及制备工艺，在方法层面创新提出基于变换电磁学的涡流损耗精准确建模与最小化设计技术，在智能层面引入结合物理场的机器学习磁滞损耗模型（PbMMFCS框架），在控制层面结合无差拍直接转矩控制实现动态降损。书中提出的材料_结构_控制综合降损策略，兼具学术前沿性与工程实用性。本书既可作为电机电磁损耗机理与降损方法研发人员和工程技术人员的参考书，也可作为高等院校电机设计与制造相关专业本科生和研究生的教材。

本书系统探讨了电机电磁损耗机理与降损方法。首先从基本理论入手，详细叙述磁滞损耗、涡流损耗在不同电磁材料中的产生机理以及对电机性能的影响；在永磁材料研究方面，聚焦纳米复合永磁体，深入剖析其微观结构与磁性能之间的关系，并介绍制备工艺、性能优化策略及应用案例；针对涡流损耗，提出基于变换电磁学理论的建模方法，可精确预测损耗，并开发最小化设计技术，结合无差拍直接转矩控制策略实现动态降损；最后，综合考量各类降损技术的优缺点，提出创新实用的综合降损策略，涵盖材料创新、结构优化、控制算法升级等多个方面，通过实际案例展示其在工业生产中的成功应用，为读者提供理论与实践指导。本书既可作为电机电磁损耗机理与降损方法研发人员和工程技术人员的参考书，也可作为高等院校电机设计与制造相关专业本科生和研究生的教材。

徐炜，1982.03，江苏南通人，2004年于同济大学获得工学学士学位、2007年于德国汉诺威大学获得硕士学位、2013年于威斯康星大学麦迪逊分校获得博士学位，入选国家青年人才项目计划，现为东南大学电气工程学院教授，博士生导师，电动载运工程系主任，主要从事电机及电驱系统的方面的研究工作。博士阶段就读于威斯康星大学麦迪逊分校威斯康星电机与电力电子中心，之后加入美国福特汽车公司，负责领导电驱系统控制算法及软件开发和标定流程。也同时参与了电机设计和逆变器规格制定，整车系统控制算法开发和标定以及自动驾驶能源安全预研性项目等。在福特工作期间，负责所有新一代福特新能源汽车产品的电驱系统控制算法开发和标定，积累了丰富的工程实践经验，能够保证电驱系统和实验平台的可靠研制。作为负责人，带头主持了多个产品研发课题，其中包括电驱系统声噪振动抑制，分配式混动系统损耗最小化，电驱系统故障诊断及容错运行和多相电机在汽车电驱系统的应用研究。此外，还参与了自动驾驶能量安全管理预研项目和自动驾驶仿真平台建设方面的项目。在产品方面，主持的福特新能源汽车平台有5款分别在2019年、2020年实现量产，授权20余项美国专利。归国后，致力于机器人领域和智能制造等领域的先进电机设计和高性能电驱系统软硬件开发，主持国家自然科学基金面上项目1项，参与国家自然科学基金重点项目1项，校企联合项目多项，以第一作者/通讯作者发表SCI论文30余篇，授权中国发明专利20余项。

序前言第1章绪论1.1永磁同步电机损耗模型回顾1.1.1磁滞损耗模型1.1.2涡流损耗模型1.1.3考虑铁损的磁场分析1.2现有永磁同步电机控制方法与损耗最小化控制回顾1.2.1永磁同步电机电流矢量控制1.2.2永磁同步电机直接转矩控制1.2.3永磁同步电机无差拍直接转矩控制1.2.4永磁同步电机损耗最小化控制1.3总体思路与本书框架1.3.1总体思路1.3.2本书框架第2章微磁学理论基础及纳米复合永磁体微观建模分析2.1概述2.2LLG方程及有效场计算2.2.1外磁场2.2.2交换作用场2.2.3磁晶各向异性场2.2.4退磁场2.2.5热波动场2.3微磁学仿真软件2.4纳米复合永磁体2.5纳米复合永磁体多晶微观结构建模2.6基于微观结构参数的磁滞回线建模分析2.6.1多晶结构微观参数分析2.6.2分层结构微观参数分析2.6.3与电机联合仿真设计流程本章小结第3章磁滞损耗模型及降损设计3.1基于LLG物理场的机器学习磁滞损耗模型3.1.1LLG方程3.1.2结合物理场的机器学习磁滞损耗模型框架3.2纳米复合永磁体设计3.2.1表征方法与性能分析3.2.2纳米复合永磁体设计验证3.3纳米复合永磁体实验制备3.3.1实验方法设计3.3.2机械合金法制备方案3.3.3非晶晶化法制备方案3.4基于纳米复合永磁体的组合磁极降损设计3.4.1设计思路3.4.2结合纳米复合永磁体的电机设计与优化本章小结第4章涡流损耗模型应用及降损设计4.1变换电磁学方法4.1.1变换电磁学4.1.2电磁涡流扩散方程4.1.3基于电磁涡流扩散模型的变换电磁学4.2涡流损耗在永磁同步电机无位置算法中的应用4.2.1考虑涡流损耗的永磁同步电机高频模型4.2.2基于转子涡流损耗的凸极性分析4.2.3基于涡流凸极性的无位置控制算法4.3基于变换电磁学的涡流降损设计4.3.1涡流损耗优化4.3.2材料分布优化本章小结第5章损耗最小化无差拍直接转矩控制5.1基于磁链_电流的永磁同步电机损耗模型5.1.1磁滞损耗与涡流损耗5.1.2实时离散损耗模型5.2基于磁链的动态损耗最小化控制5.2.1抗扰动态磁链观测器5.2.2稳态损耗分析和最小化控制5.2.3动态损耗分析5.2.4实时动态损耗最小化控制本章小结第6章永磁同步电机铁损模型与降损设计的总结与展望6.1永磁同步电机铁损模型与降损设计的总结6.2永磁同步电机铁损模型与降损设计的展望参考文献