磁齿轮磁场解析与设计

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磁齿轮磁场解析与设计

作者:井立兵,闵泽宇,王涛著著

定价:128

出版社:机械工业出版社

出版日期:2025年11月01日

页数:284

装帧:平装

ISBN:9787111796961

这本专著是井立兵教授自博士开始一直深耕的一个重要领域，也是井教授最重要的贡献之一。该书是“先进电机系统及控制关键技术·自主创新丛书”中的一本。丛书围绕强化国家战略科技力量、加快实现高水平科技自立自强的核心目标，我国正驱动高端装备制造及新型工业体系升级迈向更高水平。作为能量转换与精密驱动的核心载体及关键技术支撑，电机系统堪称现代工业、交通、能源、国防等战略性领域发展的“动力心脏”，更是高端装备制造业实现自主可控的重要基石。 “先进电机系统及控制关键技术·自主创新丛书”系统总结了我国在先进电机系统及控制领域的新理论、新技术、新实践等自主创新成果，体现我国科学家和企业在该领域取得的理论突破和创造性工程成果，以推动科技创新与产业升级深度融合。丛书所涵盖的关键前沿技术已广泛渗透至高端芯片制造、高档数控机床、风力发电、航空推进、工业机器人、电动汽车、船舶动力、高铁牵引、石油天然气等领域，这些领域不仅是国民经济的基础性产业，更是保障国家工业体系完整、夯实产业安全根基的战略性关键领域。丛书是在电机系统与控制领域国际著名专家诸自强院士、国内领军人物华中科技大学曲荣海教授等带领下，紧跟我国科技发展战略，联合机械工业出版社，组织来自清华大学、华中科技大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、东南大学、中科院电工所、南京航空航天大学等头部高校和知名科研院所长期从事相关领域工作的中青年骨干科学家，承担各分册的组织与编写工作。

●丛书序
前言
第1章绪论
1.1机械齿轮装置
1.2磁齿轮装置发展概述
1.2.1早期磁齿轮
1.2.2同心式磁齿轮
1.2.3偏心式磁齿轮
1.2.4磁齿轮的应用
1.3磁齿轮的工作原理
1.3.1磁齿轮的基本结构
1.3.2磁场调制原理
1.3.3运行方式及传动关系
1.4本章小结
参考文献
第2章同心式磁齿轮磁场解析
2.1电磁场计算方法
2.2电磁场解析计算基本理论
2.2.1麦克斯韦电磁方程组和位函数
2.2.2磁场边界条件
2.2.3分离变量法与傅里叶级数
2.3同心式磁齿轮数学模型
2.3.1磁齿轮分析模型与假设
2.3.2磁场数学模型建立
2.3.3槽区域矢量磁位数学模型
2.3.4气隙区域矢量磁位数学模型
2.3.5永磁体区域矢量磁位数学模型
2.3.6电磁转矩计算
2.4有限元仿真计算
2.5本章小结
参考文献
第3章Halbach阵列充磁磁齿轮磁场分析
3.1Halbach阵列结构及应用研究
3.2Halbach阵列充磁解析模型
3.3子区域磁场数学模型建立
3.3.1Halbach阵列永磁体区域矢量磁位数学模型
3.3.2各区域边界条件
3.3.3电磁转矩计算
3.4磁场解析计算与有限元对比分析
3.5本章小结
参考文献
第4章偏心式磁齿轮磁场解析
4.1偏心式谐波磁齿轮工作原理
4.1.1转子偏心结构设计
4.1.2磁场调制与传动关系
4.1.3偏心式谐波磁齿轮电磁转矩分析
4.1.4偏心式谐波磁齿轮有限元分析
4.2偏心式磁齿轮的磁场解析模型
4.2.1解析模型
4.2.2偏微分方程和边界条件
4.2.3气隙磁通密度表达式
4.2.4复合气隙磁通密度
4.2.5不平衡磁拉力和电磁转矩
4.3磁场解析计算与有限元法对比
4.3.1气隙磁通密度和谐波分析
4.3.2转矩和不平衡磁拉力
4.4本章小结
参考文献
第5章磁齿轮新型拓扑结构设计与优化
5.1Halbach阵列磁齿轮拓扑
5.1.1Halbach阵列模型
5.1.2正弦充磁模型
5.1.3扇形结构
5.1.4正弦磁化结构
5.1.5不均匀Halbach阵列结构
5.2Spoke结构磁齿轮拓扑
5.2.1Spoke结构模型
5.2.2Halbach阵列与Spoke结构的磁齿轮
5.2.3双层永磁体与Spoke结构磁齿轮
5.3高温超导型磁齿轮拓扑
5.3.1Halbach阵列设计
5.3.2双磁通磁场调制磁齿轮
5.3.3不均匀Halbach阵列设计
5.4其他同心式磁齿轮拓扑
5.4.1带有金属薄片设计
5.4.2转子铜棒嵌入
5.4.3混合励磁技术
5.5偏心式磁齿轮拓扑结构
5.5.1Halbach阵列偏心式谐波磁齿轮
5.5.2面包型不均匀分块偏心式谐波磁齿轮
5.5.3扇形永磁体结构的偏心式磁齿轮
5.6同心式磁齿轮多目标优化设计
5.6.1多目标优化的基本概念
5.6.2多目标优化流程设计
5.6.3综合灵敏度分析
5.6.4多目标遗传算法优化结果
5.6.5电磁性能分析
5.7本章小结
参考文献
第6章磁齿轮发展总结与未来展望
6.1磁齿轮历史发展历程
6.2磁齿轮研究现状
6.3磁齿轮未来的研究方向
6.4磁齿轮的应用前景
参考文献
附录
附录A
附录B
附录C
附录D

内容介绍

本书从磁场解析与本体设计两个核心维度，对磁齿轮技术进行了系统研究和深入探索，成功构建了一套完整的磁齿轮磁场解析与设计理论体系。
针对磁齿轮技术发展中的关键瓶颈和难题，本书在磁场调制机理、高效磁场解析方法、拓扑结构优化、电磁性能提升及损耗抑制等方面取得了一系列原创性成果。书中建立了准确的磁场解析模型，提出了多种新型磁齿轮结构，并构建了面向实际工况的电磁性能优化策略，为磁齿轮技术的发展提供了重要的理论支撑和工程实践指导。
本书可供高等院校电气工程、机械工程、自动化等专业的教师和学生，以及电磁能量转换技术、机械设计等相关领域的科研技术人员参考。

井立兵,闵泽宇,王涛著著

井立兵，三峡大学教授，博/硕士生导师。曾获2020年度中国电工技术学会科学技术发明一等奖1项，2次获得IEEE国际会议很好论文奖；入选2024年度全球前2％很好科学家榜单，现为三峡大学电动汽车能源互联关键技术团队负责人。主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中国博士后科学基金、省重点实验室开放基金等10项；以第一/通讯作者发表高水平学术论文105篇，其中被SCI/EI收录85篇，ESI高被引3篇，ESI热点2篇。申请发明专利18项。目前担任：中国电工技术学会磁场调制电机专委会委员；SCI期刊Journal of Electrical Engineering & Technology......