永磁电机设计与应用(原书第3版)
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作者[美]杰克·F.吉拉斯
出版社机械工业出版社
ISBN9787111719151
出版时间2022-10
装帧精装
开本16开
定价198元
货号12224276
上书时间2024-12-18
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目录
译者序原书前言第1章 绪论11.1电励磁与永磁励磁的区别11.2永磁电机的驱动方式21.2.1永磁有刷直流电机驱动31.2.2永磁同步电机驱动51.2.3永磁无刷直流电机驱动71.2.4步进电机驱动81.3提高电机效率81.4永磁电机的分类111.5永磁电机及其驱动器的发展趋势131.6永磁电机的应用131.7机电一体化技术231.8电机的机械基础241.8.1转矩与功率241.8.2齿轮组251.8.3齿轮组的效率251.8.4等效转动惯量261.8.5转子动力学261.8.6机械特性281.9转矩平衡方程281.10永磁电机的成本评估28案例30第2章 永磁材料与磁路382.1退磁曲线与磁性参数382.2永磁材料的发展史422.3永磁材料的特性432.3.1铝镍钴永磁材料442.3.2铁氧体永磁材料442.3.3稀土永磁材料452.3.4腐蚀与化学反应492.3.5市场问题502.4退磁曲线与回复线的相似性512.5永磁体工作图512.5.1永磁体工作图的组成512.5.2空载工作点532.5.3负载工作点562.5.4不同退磁曲线下的永磁体572.6主磁导与漏磁导572.6.1基于磁通路的磁导计算572.6.2简单实体的磁导计算602.6.3开放空间中棱柱体和圆柱体的漏磁导计算632.7永磁体等效磁路的计算642.8Mallinson-Halbach永磁体阵列与Halbach圆柱65案例66第3章 有限元分析743.1梯度、散度与旋度743.2毕奥-萨伐尔定律、法拉第定律和高斯定律753.2.1毕奥-萨伐尔定律753.2.2法拉第定律753.2.3高斯定律763.3高斯定理763.4斯托克斯定理773.5麦克斯韦方程组773.5.1麦克斯韦第一方程773.5.2麦克斯韦第二方程783.5.3麦克斯韦第三方程783.5.4麦克斯韦第四方程793.6矢量磁位793.7能量泛函803.8有限元公式813.9边界条件843.9.1迪利克雷边界条件843.9.2纽曼边界条件853.9.3互连边界条件853.10网格剖分853.11电磁场中的力和转矩863.11.1麦克斯韦张力张量法863.11.2磁共能法873.11.3洛伦兹力法873.12电感883.12.1定义883.12.2瞬态电感883.12.3稳态电感893.12.4同步电机的电抗893.12.5同步电抗893.12.6电枢反应电抗903.12.7漏电抗913.13交互式有限元计算过程913.13.1前处理器913.13.2求解器923.13.3后处理器92案例92第4章 永磁有刷直流电机984.1结构984.1.1转子开槽型永磁直流电机1014.1.2转子无槽型永磁直流电机1024.1.3动圈式圆柱形电机1024.1.4盘式电机1074.2基本方程1074.2.1端电压1074.2.2电枢绕组电动势1084.2.3电磁转矩1084.2.4电磁功率1084.2.5转子与换向器线速度1094.2.6输入与输出功率1094.2.7损耗1094.2.8极距1104.2.9气隙磁通密度1114.2.10电枢线电流密度1114.2.11电枢绕组电流密度1114.2.12电枢绕组电阻1114.2.13电枢绕组电感1124.2.14机械时间常数1124.3尺寸方程1124.4电枢反应1134.5换向器1204.6起动1224.7速度控制1234.7.1电枢端电压速度控制1234.7.2电枢变阻器速度控制1244.7.3并励磁场控制1244.7.4斩波器可变电压速度控制1254.8伺服电机1264.9磁路1274.9.1每极磁动势1274.9.2气隙磁导1284.9.3漏磁导1294.10应用1304.10.1玩具1304.10.2汽车起动机1314.10.3水下航行器1314.10.4直线作动器1344.10.5轮椅1344.10.6火星机器人车辆136案例137第5章 永磁同步电机1425.1结构1425.2基本关系1445.2.1转速1445.2.2气隙磁通密度1445.2.3感应电压(电动势）1445.2.4电枢线电流密度和电流密度1455.2.5电磁功率1455.2.6同步电抗1465.2.7超瞬态同步电抗1465.2.8瞬态同步电抗1465.2.9电磁转矩1475.2.10励磁磁场的波形系数1485.2.11电枢反应的波形系数1485.2.12反应系数1485.2.13等效场的磁动势1495.2.14电枢反应电抗1495.3相量图1505.4特性1535.5起动1555.5.1异步起动1555.5.2辅助电机起动1555.5.3变频起动1565.6电抗1575.6.1解析法1585.6.2有限元法1595.6.3实验法1615.7转子结构1625.7.1Merrill转子1625.7.2嵌入式永磁电机1625.7.3表贴式永磁电机1635.7.4表面埋入式永磁电机1635.7.5轮辐式永磁电机1635.8同步电机和感应电机比较1645.9尺寸选择步骤及主要尺寸1655.10性能计算1675.11永磁电机的动态模型1685.12电磁噪声与振动1705.12.1径向力1705.12.2定子铁心的变形1735.12.3定子的固有频率1745.13应用1755.13.1开环控制1755.13.2高性能闭环控制1755.13.3高性能自适应模糊控制176案例176第6章 永磁直流无刷电机1876.1基本方程1876.1.1端电压1876.1.2瞬时电流1886.1.3电动势1886.1.4逆变器交流输出电压1886.1.5可控整流器直流母线电压1896.1.6电磁转矩1896.1.7同步电机的电磁转矩1896.1.8永磁无刷直流电机的电磁转矩1896.1.9无刷电机的线速度和转速1906.1.10集中型电枢绕组1906.2永磁无刷电机的换向1906.2.1单极性驱动1906.2.2双极性驱动（两相导通）1926.2.3双极性驱动（三相导通）1936.3永磁无刷电机的感应电动势和转矩1956.3.1同步电机1956.3.2永磁无刷直流电机1976.4转矩-转速特性1996.5绕组损耗2016.6转矩波动2026.6.1转矩波动的来源2036.6.2瞬时转矩的数值计算方法2036.6.3瞬时转矩的解析计算方法2036.6.4转矩波动的抑制2136.7无刷直流电机转子位置检测2156.7.1霍尔传感器2156.7.2编码器2166.7.3旋转变压器2196.8无位置传感器电机2206.9永磁无刷电机运动控制2216.9.1变频器供电2216.9.2伺服放大器2226.9.3微控制器2236.9.4DSP控制2266.10通用无刷电机电磁驱动器2276.11智能电机2316.12应用2336.12.1纯电动和混合动力电动汽车2336.12.2变速冷却风扇2356.12.3计算机硬盘驱动器2366.12.4CD播放器2376.12.5工业自动化2396.12.6X-Y二维驱动台2406.12.7太空任务工具241案例243第7章 轴向磁通电机2527.1力和转矩2527.2性能2537.3内永磁盘式转子双边电机2547.3.1定子铁心2557.3.2主要尺寸2567.4单定子双边电机2577.5单边电机2607.6无铁心双边电机2627.7多盘电机2657.8应用2687.8.1电动汽车2687.8.2无齿轮电梯曳引系统2697.8.3无人潜艇推进2707.8.4船舶对转推进系统271案例271第8章 高功率密度无刷电机2838.1设计注意事项2838.2要求2848.3多相电机2858.4容错永磁无刷电机2878.5表贴式永磁转子与凸极转子2888.6电磁效应2898.6.1电枢反应2898.6.2阻尼条2908.6.3大型电机中的绕组损耗2908.6.4降低损耗2928.7冷却2938.8圆柱形转子电机结构2938.8.1电枢反应降低的电机2948.8.2具有模块化定子的电机2958.8.3不同转子配置的大型永磁电机2988.9盘式转子的电机结构3008.10横向磁通电机3028.10.1工作原理3028.10.2电动势和电磁转矩3048.10.3电枢绕组电阻3068.10.4电枢反应和漏电抗3068.10.5磁路3088.10.6优缺点3088.11应用3098.11.1船舶推进3098.11.2潜艇推进3118.11.3混合动力电动公交3138.11.4轻轨系统315案例318第9章 高速电机3339.1使用高速电机的原因3339.2机械要求3339.3高速永磁无刷电机的结构3359.4高速永磁无刷电机的设计3409.5超高速电机3429.6应用3439.6.1高速航空航天驱动器3439.6.2高速电主轴驱动器3459.6.3飞轮储能3469.6.4牙科机头3499.6.5剪羊毛机头352案例353第10章 特殊结构的无刷电机36010.1单相电机36010.1.1非均匀气隙的单相两极电机36010.1.2振荡起动的单相多极电机36210.1.3单相高性价比的永磁无刷电机36410.2汽车应用的执行机构36610.3集成起动发电机36710.4大直径电机36810.5三轴力矩电机37010.6无槽电机37110.7很好驱动风扇电机372案例373第11章 步进电机37711.1步进电机的特点37711.2基本方程37811.2.1步进37811.2.2稳态转矩37811.2.3大同步转矩37811.2.4转子振荡频率37811.3永磁步进电机37911.4磁阻步进电机38111.5混合步进电机38211.5.1全步进38311.5.2半步进38411.5.3微步进38511.5.4实用混合步进电机38511.5.5双极和单极步进电机38811.6步进电机运动方程38811.7有转子位置传感器的永磁步进电机38911.8单相步进电机39011.9电压方程和电磁转矩39111.10特性39211.10.1矩-角特性39211.10.2转矩-电流特性39311.10.3转矩-频率特性39311.11应用394案例397第12章 微电机40112.1微电机的定义40112.2永磁无刷微电机40112.2.1圆柱形微电机40212.2.2带平面线圈磁性微电机的制造40512.2.3盘式微电机40712.3应用41012.3.1电动导管41012.3.2胶囊内窥镜410案例412第13章 优化41713.1优化问题的数学公式41713.2非线性规划方法41813.2.1直接搜索方法41813.2.2随机方法41913.2.3梯度方法42013.2.4约束优化方法42013.3基于群体的增量学习方法42113.4响应面方法42213.4.1响应面设计42313.4.2响应面拟合误差估计42313.5永磁电机现代优化方法42413.5.1永磁有刷直流电机42513.5.2永磁同步电机426案例427第14章 维护43114.1电机基本要求43114.2可靠性43214.3电机故障43514.4小型永磁无刷电机的可靠性计算43814.5振动与噪声43914.5.1声音的产生与辐射44014.5.2机械模型44214.5.3电磁振动与噪声44314.5.4机械振动与噪声44314.5.5空气噪声44414.5.6有刷直流电机44414.5.7永磁同步电机44514.5.8噪声抑制44514.6状态监测44514.7保护44714.8电磁和射频干扰45014.8.1有刷电机45114.8.2电子换向无刷电机45314.9润滑45414.9.1轴承45414.9.2滚动轴承的润滑45414.9.3多孔金属轴承的润滑456案例457附录460附录A 交流定子绕组漏电感460A.1定子绕组因数460A.2槽比漏磁导462A.3端部绕组比漏磁导463A.4谐波比漏磁导463A.5齿顶比漏磁导464A.6每相漏电抗464附录B 交流电机损耗465B.1电枢绕组损耗465B.2定子铁损466B.3转子铁损467B.4铁损的FEM模型467B.5导电护套的损耗468B.6无刷电机的永磁体损耗468B.7旋转损耗469B.8高速电机中的风摩损耗470B.9高次时间谐波造成的损耗472符号和缩略语473参考文献483
内容摘要
自第2版出版以来，永磁电机技术的重要性及其对机电驱动的影响呈指数级增长。永磁无刷电机市场的增长速度远远快于整个运动控制市场。这种快速增长促进电气、机电工程师和学生必须及时了解现代电机和驱动器的全新发展，包括其控制、仿真和计算机辅助设计。 《永磁电机设计与应用（原书第3版）》展示了永磁电机的构造，并为电机设计和应用提供了现成的解决方案，反映了机电驱动用永磁电机的开发与创新。《永磁电机设计与应用（原书第3版）》为确定和评估系统性能、效率、可靠性和成本提供了基本方程和计算方法；探索了永磁电机现代计算机辅助设计，包括有限元方法，并阐述了如何依据电气驱动中的特定需求选择适当的永磁电机。每章都提供了大量案例、模型和图表，从而有助于读者清晰地理解电机的运行和特性。 全球节能趋势的日益增长使得永磁电机驱动时代加速到来。《永磁电机设计与应用（原书第3版）》将为工程师、研究人员和研究生提供开发突破所需要的全面理解，并将这项激动人心的技术推向前沿。
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1.永磁电机应用十分广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域，例如用于现在大火的新能源汽车领域。2.《永磁电机设计与应用（原书第3版）》是永磁电机领域经典著作，作者为IEEE会士、国际电机专家，拥有70多项美国专利和20多项欧洲专利。3.永磁电机种类众多，现有著作多集中于某一类或某几类永磁电机，覆盖性和全面性不足，而《永磁电机设计与应用（原书第3版）》系统性介绍了各类永磁电机技术。4.《永磁电机设计与应用（原书第3版）》包含大量实例、模型和图表，为永磁电机的设计和应用提供了现成的解决方案。
精彩内容
自第2版出版以来，永磁电机技术的重要性及其对机电驱动的影响呈指数级增长。永磁无刷电机市场的增长速度远远快于整个运动控制市场。这种快速增长促进电气、机电工程师和学生必须及时了解现代电机和驱动器的全新发展，包括其控制、仿真和计算机辅助设计。 《永磁电机设计与应用（原书第3版）》展示了永磁电机的构造，并为电机设计和应用提供了现成的解决方案，反映了机电驱动用永磁电机的开发与创新。《永磁电机设计与应用（原书第3版）》为确定和评估系统性能、效率、可靠性和成本提供了基本方程和计算方法；探索了永磁电机现代计算机辅助设计，包括有限元方法，并阐述了如何依据电气驱动中的特定需求选择适当的永磁电机。每章都提供了大量案例、模型和图表，从而有助于读者清晰地理解电机的运行和特性。 全球节能趋势的日益增长使得永磁电机驱动时代加速到来。《永磁电机设计与应用（原书第3版）》将为工程师、研究人员和研究生提供开发突破所需要的全面理解，并将这项激动人心的技术推向前沿。
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