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提取碼：3ull

1.永磁電機應(yīng)用十分廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域，例如用于現(xiàn)在大火的新能源汽車領(lǐng)域。
2.《永磁電機設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》是永磁電機領(lǐng)域經(jīng)典著作，作者為IEEE會士、國際電機專家，擁有70多項美國專利和20多項歐洲專利。
3.永磁電機種類眾多，現(xiàn)有著作多集中于某一類或某幾類永磁電機，覆蓋性和全面性不足，而《永磁電機設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》系統(tǒng)性介紹了各類永磁電機技術(shù)。
4.《永磁電機設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》包含大量實例、模型和圖表，為永磁電機的設(shè)計和應(yīng)用提供了現(xiàn)成的解決方案。

內(nèi)容簡介

自第2版出版以來，永磁電機技術(shù)的重要性及其對機電驅(qū)動的影響呈指數(shù)級增長。永磁無刷電機市場的增長速度遠遠快于整個運動控制市場。這種快速增長促進電氣、機電工程師和學(xué)生必須及時了解現(xiàn)代電機和驅(qū)動器的全新發(fā)展，包括其控制、仿真和計算機輔助設(shè)計。
《永磁電機設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》展示了永磁電機的構(gòu)造，并為電機設(shè)計和應(yīng)用提供了現(xiàn)成的解決方案，反映了機電驅(qū)動用永磁電機的開發(fā)與創(chuàng)新?！队来烹姍C設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》為確定和評估系統(tǒng)性能、效率、可靠性和成本提供了基本方程和計算方法；探索了永磁電機現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計，包括有限元方法，并闡述了如何依據(jù)電氣驅(qū)動中的特定需求選擇適當(dāng)?shù)挠来烹姍C。每章都提供了大量案例、模型和圖表，從而有助于讀者清晰地理解電機的運行和特性。
全球節(jié)能趨勢的日益增長使得永磁電機驅(qū)動時代加速到來。《永磁電機設(shè)計與應(yīng)用（原書第3版）》將為工程師、研究人員和研究生提供開發(fā)突破所需要的全面理解，并將這項激動人心的技術(shù)推向前沿。

作者簡介

Jacek F.Gieras擁有波蘭波茲南技術(shù)大學(xué)電氣工程（電機）工學(xué)博士和理學(xué)博士學(xué)位。他的研究領(lǐng)域包含電機、控制器、電磁學(xué)、電力系統(tǒng)、飛機電氣系統(tǒng)和鐵路工程。1987年，被提升為正教授。自1998年以來，一直任職于美國聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）。同時，他還是波蘭比得哥什技術(shù)與生命科學(xué)大學(xué)的電氣工程教授。他參與編寫了12本著作，發(fā)表了250多篇論文，擁有70多項美國專利和20多項歐洲專利。他是IEEE會士，UTC航空航天系統(tǒng)會士（美國），國際電氣工程學(xué)會的正式成員，以及眾多國際會議的指導(dǎo)委員會成員。

目錄

譯者序
原書前言
第1章 緒論1
1.1電勵磁與永磁勵磁的區(qū)別1
1.2永磁電機的驅(qū)動方式2
1.2.1永磁有刷直流電機驅(qū)動3
1.2.2永磁同步電機驅(qū)動5
1.2.3永磁無刷直流電機驅(qū)動7
1.2.4步進電機驅(qū)動8
1.3提高電機效率8
1.4永磁電機的分類11
1.5永磁電機及其驅(qū)動器的發(fā)展趨勢13
1.6永磁電機的應(yīng)用13
1.7機電一體化技術(shù)23
1.8電機的機械基礎(chǔ)24
1.8.1轉(zhuǎn)矩與功率24
1.8.2齒輪組25
1.8.3齒輪組的效率25
1.8.4等效轉(zhuǎn)動慣量26
1.8.5轉(zhuǎn)子動力學(xué)26
1.8.6機械特性28
1.9轉(zhuǎn)矩平衡方程28
1.10永磁電機的成本評估28
案例30
第2章 永磁材料與磁路38
2.1退磁曲線與磁性參數(shù)38
2.2永磁材料的發(fā)展史42
2.3永磁材料的特性43
2.3.1鋁鎳鈷永磁材料44
2.3.2鐵氧體永磁材料44
2.3.3稀土永磁材料45
2.3.4腐蝕與化學(xué)反應(yīng)49
2.3.5市場問題50
2.4退磁曲線與回復(fù)線的相似性51
2.5永磁體工作圖51
2.5.1永磁體工作圖的組成51
2.5.2空載工作點53
2.5.3負載工作點56
2.5.4不同退磁曲線下的永磁體57
2.6主磁導(dǎo)與漏磁導(dǎo)57
2.6.1基于磁通路的磁導(dǎo)計算57
2.6.2簡單實體的磁導(dǎo)計算60
2.6.3開放空間中棱柱體和圓柱體的漏磁導(dǎo)計算63
2.7永磁體等效磁路的計算64
2.8Mallinson-Halbach永磁體陣列與Halbach圓柱65
案例66
第3章 有限元分析74
3.1梯度、散度與旋度74
3.2畢奧-薩伐爾定律、法拉第定律和高斯定律75
3.2.1畢奧-薩伐爾定律75
3.2.2法拉第定律75
3.2.3高斯定律76
3.3高斯定理76
3.4斯托克斯定理77
3.5麥克斯韋方程組77
3.5.1麥克斯韋第一方程77
3.5.2麥克斯韋第二方程78
3.5.3麥克斯韋第三方程78
3.5.4麥克斯韋第四方程79
3.6矢量磁位79
3.7能量泛函80
3.8有限元公式81
3.9邊界條件84
3.9.1迪利克雷邊界條件84
3.9.2紐曼邊界條件85
3.9.3互連邊界條件85
3.10網(wǎng)格剖分85
3.11電磁場中的力和轉(zhuǎn)矩86
3.11.1麥克斯韋張力張量法86
3.11.2磁共能法87
3.11.3洛倫茲力法87
3.12電感88
3.12.1定義88
3.12.2瞬態(tài)電感88
3.12.3穩(wěn)態(tài)電感89
3.12.4同步電機的電抗89
3.12.5同步電抗89
3.12.6電樞反應(yīng)電抗90
3.12.7漏電抗91
3.13交互式有限元計算過程91
3.13.1前處理器91
3.13.2求解器92
3.13.3后處理器92
案例92
第4章 永磁有刷直流電機98
4.1結(jié)構(gòu)98
4.1.1轉(zhuǎn)子開槽型永磁直流電機101
4.1.2轉(zhuǎn)子無槽型永磁直流電機102
4.1.3動圈式圓柱形電機102
4.1.4盤式電機107
4.2基本方程107
4.2.1端電壓107
4.2.2電樞繞組電動勢108
4.2.3電磁轉(zhuǎn)矩108
4.2.4電磁功率108
4.2.5轉(zhuǎn)子與換向器線速度109
4.2.6輸入與輸出功率109
4.2.7損耗109
4.2.8極距110
4.2.9氣隙磁通密度111
4.2.10電樞線電流密度111
4.2.11電樞繞組電流密度111
4.2.12電樞繞組電阻111
4.2.13電樞繞組電感112
4.2.14機械時間常數(shù)112
4.3尺寸方程112
4.4電樞反應(yīng)113
4.5換向器120
4.6起動122
4.7速度控制123
4.7.1電樞端電壓速度控制123
4.7.2電樞變阻器速度控制124
4.7.3并勵磁場控制124
4.7.4斬波器可變電壓速度控制125
4.8伺服電機126
4.9磁路127
4.9.1每極磁動勢127
4.9.2氣隙磁導(dǎo)128
4.9.3漏磁導(dǎo)129
4.10應(yīng)用130
4.10.1玩具130
4.10.2汽車起動機131
4.10.3水下航行器131
4.10.4直線作動器134
4.10.5輪椅134
4.10.6火星機器人車輛136
案例137
第5章 永磁同步電機142
5.1結(jié)構(gòu)142
5.2基本關(guān)系144
5.2.1轉(zhuǎn)速144
5.2.2氣隙磁通密度144
5.2.3感應(yīng)電壓(電動勢）144
5.2.4電樞線電流密度和電流密度145
5.2.5電磁功率145
5.2.6同步電抗146
5.2.7超瞬態(tài)同步電抗146
5.2.8瞬態(tài)同步電抗146
5.2.9電磁轉(zhuǎn)矩147
5.2.10勵磁磁場的波形系數(shù)148
5.2.11電樞反應(yīng)的波形系數(shù)148
5.2.12反應(yīng)系數(shù)148
5.2.13等效場的磁動勢149
5.2.14電樞反應(yīng)電抗149
5.3相量圖150
5.4特性153
5.5起動155
5.5.1異步起動155
5.5.2輔助電機起動155
5.5.3變頻起動156
5.6電抗157
5.6.1解析法158
5.6.2有限元法159
5.6.3實驗法161
5.7轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)162
5.7.1Merrill轉(zhuǎn)子162
5.7.2嵌入式永磁電機162
5.7.3表貼式永磁電機163
5.7.4表面埋入式永磁電機163
5.7.5輪輻式永磁電機163
5.8同步電機和感應(yīng)電機比較164
5.9尺寸選擇步驟及主要尺寸165
5.10性能計算167
5.11永磁電機的動態(tài)模型168
5.12電磁噪聲與振動170
5.12.1徑向力170
5.12.2定子鐵心的變形173
5.12.3定子的固有頻率174
5.13應(yīng)用175
5.13.1開環(huán)控制175
5.13.2高性能閉環(huán)控制175
5.13.3高性能自適應(yīng)模糊控制176
案例176
第6章 永磁直流無刷電機187
6.1基本方程187
6.1.1端電壓187
6.1.2瞬時電流188
6.1.3電動勢188
6.1.4逆變器交流輸出電壓188
6.1.5可控整流器直流母線電壓189
6.1.6電磁轉(zhuǎn)矩189
6.1.7同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩189
6.1.8永磁無刷直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩189
6.1.9無刷電機的線速度和轉(zhuǎn)速190
6.1.10集中型電樞繞組190
6.2永磁無刷電機的換向190
6.2.1單極性驅(qū)動190
6.2.2雙極性驅(qū)動（兩相導(dǎo)通）192
6.2.3雙極性驅(qū)動（三相導(dǎo)通）193
6.3永磁無刷電機的感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)矩195
6.3.1同步電機195
6.3.2永磁無刷直流電機197
6.4轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性199
6.5繞組損耗201
6.6轉(zhuǎn)矩波動202
6.6.1轉(zhuǎn)矩波動的來源203
6.6.2瞬時轉(zhuǎn)矩的數(shù)值計算方法203
6.6.3瞬時轉(zhuǎn)矩的解析計算方法203
6.6.4轉(zhuǎn)矩波動的抑制213
6.7無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置檢測215
6.7.1霍爾傳感器215
6.7.2編碼器216
6.7.3旋轉(zhuǎn)變壓器219
6.8無位置傳感器電機220
6.9永磁無刷電機運動控制221
6.9.1變頻器供電221
6.9.2伺服放大器222
6.9.3微控制器223
6.9.4DSP控制226
6.10通用無刷電機電磁驅(qū)動器227
6.11智能電機231
6.12應(yīng)用233
6.12.1純電動和混合動力電動汽車233
6.12.2變速冷卻風(fēng)扇235
6.12.3計算機硬盤驅(qū)動器236
6.12.4CD播放器237
6.12.5工業(yè)自動化239
6.12.6X-Y二維驅(qū)動臺240
6.12.7太空任務(wù)工具241
案例243
第7章 軸向磁通電機252
7.1力和轉(zhuǎn)矩252
7.2性能253
7.3內(nèi)永磁盤式轉(zhuǎn)子雙邊電機254
7.3.1定子鐵心255
7.3.2主要尺寸256
7.4單定子雙邊電機257
7.5單邊電機260
7.6無鐵心雙邊電機262
7.7多盤電機265
7.8應(yīng)用268
7.8.1電動汽車268
7.8.2無齒輪電梯曳引系統(tǒng)269
7.8.3無人潛艇推進270
7.8.4船舶對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)271
案例271
第8章 高功率密度無刷電機283
8.1設(shè)計注意事項283
8.2要求284
8.3多相電機285
8.4容錯永磁無刷電機287
8.5表貼式永磁轉(zhuǎn)子與凸極轉(zhuǎn)子288
8.6電磁效應(yīng)289
8.6.1電樞反應(yīng)289
8.6.2阻尼條290
8.6.3大型電機中的繞組損耗290
8.6.4降低損耗292
8.7冷卻293
8.8圓柱形轉(zhuǎn)子電機結(jié)構(gòu)293
8.8.1電樞反應(yīng)降低的電機294
8.8.2具有模塊化定子的電機295
8.8.3不同轉(zhuǎn)子配置的大型永磁電機298
8.9盤式轉(zhuǎn)子的電機結(jié)構(gòu)300
8.10橫向磁通電機302
8.10.1工作原理302
8.10.2電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩304
8.10.3電樞繞組電阻306
8.10.4電樞反應(yīng)和漏電抗306
8.10.5磁路308
8.10.6優(yōu)缺點308
8.11應(yīng)用309
8.11.1船舶推進309
8.11.2潛艇推進311
8.11.3混合動力電動公交313
8.11.4輕軌系統(tǒng)315
案例318
第9章 高速電機333
9.1使用高速電機的原因333
9.2機械要求333
9.3高速永磁無刷電機的結(jié)構(gòu)335
9.4高速永磁無刷電機的設(shè)計340
9.5超高速電機342
9.6應(yīng)用343
9.6.1高速航空航天驅(qū)動器343
9.6.2高速電主軸驅(qū)動器345
9.6.3飛輪儲能346
9.6.4牙科機頭349
9.6.5剪羊毛機頭352
案例353
第10章 特殊結(jié)構(gòu)的無刷電機360
10.1單相電機360
10.1.1非均勻氣隙的單相兩極電機360
10.1.2振蕩起動的單相多極電機362
10.1.3單相高性價比的永磁無刷電機364
10.2汽車應(yīng)用的執(zhí)行機構(gòu)366
10.3集成起動發(fā)電機367
10.4大直徑電機368
10.5三軸力矩電機370
10.6無槽電機371
10.7尖端驅(qū)動風(fēng)扇電機372
案例373
第11章 步進電機377
11.1步進電機的特點377
11.2基本方程378
11.2.1步進378
11.2.2穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩378
11.2.3大同步轉(zhuǎn)矩378
11.2.4轉(zhuǎn)子振蕩頻率378
11.3永磁步進電機379
11.4磁阻步進電機381
11.5混合步進電機382
11.5.1全步進383
11.5.2半步進384
11.5.3微步進385
11.5.4實用混合步進電機385
11.5.5雙極和單極步進電機388
11.6步進電機運動方程388
11.7有轉(zhuǎn)子位置傳感器的永磁步進電機389
11.8單相步進電機390
11.9電壓方程和電磁轉(zhuǎn)矩391
11.10特性392
11.10.1矩-角特性392
11.10.2轉(zhuǎn)矩-電流特性393
11.10.3轉(zhuǎn)矩-頻率特性393
11.11應(yīng)用394
案例397
第12章 微電機401
12.1微電機的定義401
12.2永磁無刷微電機401
12.2.1圓柱形微電機402
12.2.2帶平面線圈磁性微電機的制造405
12.2.3盤式微電機407
12.3應(yīng)用410
12.3.1電動導(dǎo)管410
12.3.2膠囊內(nèi)窺鏡410
案例412
第13章 優(yōu)化417
13.1優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)公式417
13.2非線性規(guī)劃方法418
13.2.1直接搜索方法418
13.2.2隨機方法419
13.2.3梯度方法420
13.2.4約束優(yōu)化方法420
13.3基于群體的增量學(xué)習(xí)方法421
13.4響應(yīng)面方法422
13.4.1響應(yīng)面設(shè)計423
13.4.2響應(yīng)面擬合誤差估計423
13.5永磁電機現(xiàn)代優(yōu)化方法424
13.5.1永磁有刷直流電機425
13.5.2永磁同步電機426
案例427
第14章 維護431
14.1電機基本要求431
14.2可靠性432
14.3電機故障435
14.4小型永磁無刷電機的可靠性計算438
14.5振動與噪聲439
14.5.1聲音的產(chǎn)生與輻射440
14.5.2機械模型442
14.5.3電磁振動與噪聲443
14.5.4機械振動與噪聲443
14.5.5空氣噪聲444
14.5.6有刷直流電機444
14.5.7永磁同步電機445
14.5.8噪聲抑制445
14.6狀態(tài)監(jiān)測445
14.7保護447
14.8電磁和射頻干擾450
14.8.1有刷電機451
14.8.2電子換向無刷電機453
14.9潤滑454
14.9.1軸承454
14.9.2滾動軸承的潤滑454
14.9.3多孔金屬軸承的潤滑456
案例457
附錄460
附錄A 交流定子繞組漏電感460
A.1定子繞組因數(shù)460
A.2槽比漏磁導(dǎo)462
A.3端部繞組比漏磁導(dǎo)463
A.4諧波比漏磁導(dǎo)463
A.5齒頂比漏磁導(dǎo)464
A.6每相漏電抗464
附錄B 交流電機損耗465
B.1電樞繞組損耗465
B.2定子鐵損466
B.3轉(zhuǎn)子鐵損467
B.4鐵損的FEM模型467
B.5導(dǎo)電護套的損耗468
B.6無刷電機的永磁體損耗468
B.7旋轉(zhuǎn)損耗469
B.8高速電機中的風(fēng)摩損耗470
B.9高次時間諧波造成的損耗47

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前言/序言

自1996年第1版和2002年第2版出版以來，永磁電機技術(shù)的重要性及其對機電驅(qū)動的影響顯著增加。2005～2008年間，永磁無刷電機市場增長了165%，而同期整體運動控制市場增長了29%。
預(yù)計未來幾年，以永磁電機和相關(guān)電力電子技術(shù)為主的電機發(fā)展將得到更廣泛的應(yīng)用，例如:①計算機硬件，②住宅和公共應(yīng)用，③陸地、海上和空中運輸，④可再生能源發(fā)電。然而永磁電機的發(fā)展并不局限于這4個主要應(yīng)用領(lǐng)域，因為永磁電機是現(xiàn)代社會所有部門需要的重要設(shè)備，例如工業(yè)、服務(wù)、貿(mào)易、基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療保健、國防和家庭生活。例如，全球?qū)κ謾C用永磁振動電機的需求每年至少增長8%，全球采用永磁無刷電機的硬盤驅(qū)動器的出貨量每年增長約24%。