图解电 磁及永磁电机基础知识入门

当你用手机看新闻，用手机微信传送图像、视频或语音时，你会想到这是什么原理吗？当你看到苏–30 航模从你头顶的上空掠过时，当你看到四旋翼直升机在农田上方播撒农药和施肥时，你会想到它们的飞行动力吗？你知道孩子们玩的遥控车是由什么驱动的吗？当你看到成排的利用太阳能发电的光伏面板时，当你看到塔架高60 余米的风电机组发电并网时，你知道它们是如何发电的吗？当你看到电动汽车、电动自行车奔驰在马路上，你知道它们用的是什么电动机吗？美国已将电磁弹射技术用在了航母弹射舰载机上，现在正在研制电磁炮。中国早已在上海建造了磁悬浮列车，不过速度不太快，现在正准备建造速度达600km/h 的磁悬浮列车。你知道磁和电有什么关系吗？
现代科学技术研究领域的重点之一就是电与磁、永磁体和永磁电机，我们应该对它们的基础知识有所了解和掌握。
作者的《永磁发电机机理、设计及应用》和《永磁电动机机理、设计及应用》两本书出版以来，受到广大读者的欢迎。由于这两本书理论性和专业性较强，而有些读者也希望看到更通俗易懂的关于电、磁、永磁体以及永磁电机的图书，因此机械工业出版社的江婧婧编辑建议作者写一本通俗易懂、图文并茂的普及永磁发电机和永磁电动机基础知识的科普书。为此，作者编写了《图解永磁电机基础知识入
门》这本科普书。
这本科普书分为三篇，篇是图解电的基础知识入门，这是因为电和磁是一对孪生兄弟，有电流就有磁场，磁场变化就会产生电流，现在的永磁体也是用直流电的磁场得到的。第二篇是图解永磁体基础知识入门，由于永磁体具有的独特性质为其广泛应用奠定了基础，永磁体典型的特性是一旦永磁体材料被磁化变成永磁体之后，永磁体对外做功不消耗其自身磁能，从某种意义上说，永磁体磁能不遵守能量守恒。第三篇是图解永磁电机基础知识入门，这是本书的重点，由于永磁体具有对外做功不消耗其自身磁能的特点，所以利用永磁体这一特性设计制造出了各种型号、各种规格，适于各种工况的永磁电机。永磁电机与常规电机相比，其结构简单、体积小、重量轻、噪声小、温升低、效率高、节能10%~20%、易于管理、便于维护、寿命长。
本书语言浅显易懂，辅以卡通人物介绍，引人入胜。本书适合初中以上文化程度的读者，以及非电机行业从业人员，对永磁电机相关知识感兴趣的读者。
本书涉猎的知识面很宽，虽然经过作者四次增减修改，但因作者学识有限，仍难免出现错误，敬请读者批评指正，作者不胜感谢！
在此，对机械工业出版社电工电子分社及江婧婧编辑对作者的支持表示衷心的感谢！
苏绍禹　　　
2019年5月于长春

本书图文并茂、内容丰富、浅显易懂，并辅以卡通人物介绍，是一本引人入胜的、通俗的科普书。本书共有三篇，第壹篇为图解电的基础知识入门，这一篇深入浅出地揭示电的产生、电流及其效应和应用。之所以以电为先，是因为电和磁是一对不能分开的孪生兄弟，有电流就有磁场，磁场变化时就产生电流。第二篇为图解永磁体基础知识入门，永磁体具有对外做功不消耗其自身磁能的特点，从某种意义上说，永磁体磁能不遵守能量守恒这一特性为永磁体的广泛应用奠定了基础。
在这篇里将介绍永磁体的性质，永磁体磁极的串联和并联及其磁感应强度及如何串联、并联永磁体磁极，也将给出永磁体磁极在永磁电机中的各种布置形式及其效果。第三篇为图解永磁电机基础知识入门，这篇将讲述如何利用永磁体对外做功不消耗其自身磁能这一特性设计制造出多种型号、多种规格的适用于各种工况的永磁电机。在这篇中将介绍永磁发电机机理和永磁电动机机理，也将介绍永磁有刷、永磁无刷靴式直流电动机；永磁有刷有槽、永磁无刷有槽直流电动机；永磁有刷盘式、永磁无刷盘式直流电动机及永磁交流电动机的结构和用途。永磁电机与常规电机相比，重量轻、体积小、噪声小、温升低、效率高、节能10%~20%、寿命长、易于管理、便于维护，也对节
能减排有重要意义。
本书适合初中以上文化程度的人士阅读参考，也可以供非电机行业从业人员，但对永磁电机相关知识感兴趣的读者阅读，并帮助他们了解电、磁、永磁体及永磁电机的相关知识。

作者苏绍禹简介
苏绍禹，男，1964年生。1970年毕业于大连理工大学，高级工程师。先后担任过内蒙古自治区巴林左旗生产技术科长、内蒙古自治区巴林左旗经济委员会技术负责人；内蒙古自治区巴林左旗科学技术委员会技术开发主管科员；吉林省通钢公主岭机械厂新产品研究室主任；长春轿车消音器厂副总工程师等职。
 
 
主要技术业绩
1.       在学术方面有：
（1）       著作《风力发电机设计及运行维护》（中国电力出版社，2003.1）；
（2）       著作《永磁发电机机理、设计及应用》（机械工业出版社，2012.4）
（3）       著作 《风力发电机组设计、制造及风电场设计、施工》（机械工业出版社，2013.5）
（4）       著作《永磁电动机机理、设计及应用》（机械工业出版社，2016.8）
（5）       发表《渣浆汞过流部件破坏的原因分析》、《中国西部区的特点及开发对策》等30余篇论文。并有多篇获一等、特等奖。
2.       在科技成果及专利方面：
（1）       “NBT-70泥钵机的研制”1982年获林业部科技成果三等奖；
（2）       “SSWZ300重型万向联轴器”1994年获吉林省新产品开发三等奖；
（3）       “SSWQ(Z)万向联轴器” 2004年获全国职工技术创新成果三等奖、吉林省一等奖；
（4）       专利“有止推轴承的联轴器”（专利号95223268.5）及专利“高效永磁交流发电机”（专利号98211145.2）。
3.       2003年获吉林省“五一”劳动奖章

目录
前言
本书中的卡通人物

篇　图解电的基础知识入门
章电的产生 3
节　摩擦生电 / 5
第二节　温差生电、化学反应生电、燃料电池及太阳能发电 / 7
第三节　发电机发电 / 10
第二章电流及其效应 19
节　电流 / 19
第二节　电流的热效应 / 20
第三节　电流的磁效应 / 26
第四节　电流的化学效应 / 30
第五节　电磁感应 / 32
第六节　电的波效应 / 34
第七节　电的光效应 / 39
第八节　静电的应用 / 40
第九节　磁场对电流的作用 / 42
第十节　电的储存 / 44
第三章关于电的一些术语及其含义和安全用电 48
节　关于电的一些术语及其含义 / 48
第二节　安全用电及防雷击 / 51

第二篇　图解永磁体基础知识入门
章绪论 57
节　磁与永磁体的发展历史 / 57
第二节　磁与永磁体的特点和磁能 / 59
第三节　磁与永磁体的未来 / 62
第二章磁与永磁体的应用 64
节　永磁体在发电机方面的应用 / 64
第二节　永磁体在电动机方面的应用 / 70
第三节　永磁体在磁力方面的应用 / 78
第四节　电磁力的应用 / 80
第五节　永磁体在磁感应和磁场方面的应用 / 83
第三章永磁体形成的机理、特性和性能 85
节　永磁体形成的机理 / 85
第二节　永磁体的特性 / 88
第三节　永磁体的种类及其性能 / 91
第四章永磁体的主要概念和术语 97

第三篇　图解永磁电机基础知识入门
章绪论 103
节　永磁电机发展的历史及其应用 / 103
第二节　永磁电机的未来 / 104
第三节　开发永磁电机的意义 / 104
第二章永磁发电机 106
节　永磁发电机结构 / 106
第二节　永磁发电机中永磁体磁极的布置 / 110
第三节　永磁发电机的起动 / 113
第四节　永磁发电机的损耗、效率和节能 / 114
第五节　小结 / 116
第三章永磁靴式直流电动机 117
节　永磁有刷靴式直流电动机的结构、起动、换向及反转 / 118
第二节　永磁有刷靴式直流电动机的转动机理 / 120
第三节　永磁有刷靴式直流电动机的功率、效率及节能 / 122
第四节　永磁无刷靴式直流电动机的结构、起动、换向及反转 / 125
第五节　永磁无刷靴式直流电动机的转动机理 / 131
第六节　永磁无刷靴式直流电动机的功率、效率及节能 / 133
第七节　小结 / 135
第四章永磁有槽直流电动机 136
节　永磁有刷有槽直流电动机的结构、起动、换向及反转 / 136
第二节　永磁有刷有槽直流电动机的转动机理及转子绕组的接线 / 138
第三节　永磁有刷有槽直流电动机的功率、效率及节能 / 139
第四节　永磁无刷有槽直流电动机的结构、起动、换向及反转 / 141
第五节　永磁无刷有槽直流电动机的转动机理 / 145
第六节　 永磁无刷有槽直流电动机的输入功率、输出功率、效率及节能 / 146
第五章永磁盘式直流电动机 149
节　永磁有刷盘式直流电动机的结构、起动、换向及反转 / 149
第二节　永磁有刷盘式直流电动机的转动机理 / 151
第三节　 永磁有刷盘式直流电动机的输入功率、输出功率、效率及节能 / 152
第四节　永磁无刷盘式直流电动机的结构、起动、反转及调速 / 154
第五节　永磁无刷盘式直流电动机的转动机理 / 156
第六节　 永磁无刷盘式直流电动机的输入功率、输出功率、效率及节能 / 157
第七节　小结 / 160
第六章永磁交流电动机 161
节　永磁交流电动机的结构、起动、反转及调速 / 161
第二节　永磁交流电动机中转子永磁体磁极的布置 / 163
第三节　永磁交流电动机的转动机理 / 165
第四节　永磁交流电动机的功率、效率及节能 / 166
第七章永磁电动机的未来 168
参考文献 / 170

本书图文并茂、内容丰富、浅显易懂，并辅以卡通人物介绍，是一本引人入胜的、通俗的科普书。本书共有三篇，第壹篇为图解电的基础知识入门，这一篇深入浅出地揭示电的产生、电流及其效应和应用。之所以以电为先，是因为电和磁是一对不能分开的孪生兄弟，有电流就有磁场，磁场变化时就产生电流。第二篇为图解永磁体基础知识入门，永磁体具有对外做功不消耗其自身磁能的特点，从某种意义上说，永磁体磁能不遵守能量守恒这一特性为永磁体的广泛应用奠定了基础。
在这篇里将介绍永磁体的性质，永磁体磁极的串联和并联及其磁感应强度及如何串联、并联永磁体磁极，也将给出永磁体磁极在永磁电机中的各种布置形式及其效果。第三篇为图解永磁电机基础知识入门，这篇将讲述如何利用永磁体对外做功不消耗其自身磁能这一特性设计制造出多种型号、多种规格的适用于各种工况的永磁电机。在这篇中将介绍永磁发电机机理和永磁电动机机理，也将介绍永磁有刷、永磁无刷靴式直流电动机；永磁有刷有槽、永磁无刷有槽直流电动机；永磁有刷盘式、永磁无刷盘式直流电动机及永磁交流电动机的结构和用途。永磁电机与常规电机相比，重量轻、体积小、噪声小、温升低、效率高、节能10%~20%、寿命长、易于管理、便于维护，也对节
能减排有重要意义。
本书适合初中以上文化程度的人士阅读参考，也可以供非电机行业从业人员，但对永磁电机相关知识感兴趣的读者阅读，并帮助他们了解电、磁、永磁体及永磁电机的相关知识。

作者苏绍禹简介
苏绍禹，男，1964年生。1970年毕业于大连理工大学，高级工程师。先后担任过内蒙古自治区巴林左旗生产技术科长、内蒙古自治区巴林左旗经济委员会技术负责人；内蒙古自治区巴林左旗科学技术委员会技术开发主管科员；吉林省通钢公主岭机械厂新产品研究室主任；长春轿车消音器厂副总工程师等职。
 
 
主要技术业绩
1.       在学术方面有：
（1）       著作《风力发电机设计及运行维护》（中国电力出版社，2003.1）；
（2）       著作《永磁发电机机理、设计及应用》（机械工业出版社，2012.4）
（3）       著作 《风力发电机组设计、制造及风电场设计、施工》（机械工业出版社，2013.5）
（4）       著作《永磁电动机机理、设计及应用》（机械工业出版社，2016.8）
（5）       发表《渣浆汞过流部件破坏的原因分析》、《中国西部区的特点及开发对策》等30余篇论文。并有多篇获一等、特等奖。
2.       在科技成果及专利方面：
（1）       “NBT-70泥钵机的研制”1982年获林业部科技成果三等奖；
（2）       “SSWZ300重型万向联轴器”1994年获吉林省新产品开发三等奖；
（3）       “SSWQ(Z)万向联轴器” 2004年获全国职工技术创新成果三等奖、吉林省一等奖；
（4）       专利“有止推轴承的联轴器”（专利号95223268.5）及专利“高效永磁交流发电机”（专利号98211145.2）。
3.       2003年获吉林省“五一”劳动奖章