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編輯推薦：
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。
內容簡介：
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。
關於作者：
Jacek F.Gieras拥有波兰波兹南技术大学电气工程（电机）工学博士和理学博士学位。他的研究领域包含电机、控制器、电磁学、电力系统、飞机电气系统和铁路工程。1987年，被提升为正教授。自1998年以来，一直任职于美国联合技术公司（UTC）。同时，他还是波兰比得哥什技术与生命科学大学的电气工程教授。他参与编写了12本著作，发表了250多篇论文，拥有70多项美国专利和20多项欧洲专利。他是IEEE会士，UTC航空航天系统会士（美国），国际电气工程学会的正式成员，以及众多国际会议的指导委员会成员。
目錄
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尖端驱动风扇电机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47
內容試閱
自1996年第1版和2002年第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显著增加。2005～2008年间，永磁无刷电机市场增长了165%，而同期整体运动控制市场增长了29%。 预计未来几年，以永磁电机和相关电力电子技术为主的电机发展将得到更广泛的应用，例如:①计算机硬件，②住宅和公共应用，③陆地、海上和空中运输，④可再生能源发电。然而永磁电机的发展并不局限于这4个主要应用领域，因为永磁电机是现代社会所有部门需要的重要设备，例如工业、服务、贸易、基础设施、医疗保健、国防和家庭生活。例如，全球对手机用永磁振动电机的需求每年至少增长8%，全球采用永磁无刷电机的硬盘驱动器的出货量每年增长约24%。 在过去的20年中，高转矩密度永磁电机、高速永磁电机、集成式永磁电机驱动器和特种永磁电机的新拓扑结构已经成熟。截至2010年，世界上特大型的永磁无刷电机由DRS Technologies公司于2006年在美国新泽西州帕西帕尼建造，它的额定功率和转速分别为36.5MW和127r/min。 与2002年第2版相比，作者对第3版进行了彻底的修订和更新，编写了关于高速电机和微电机的新章节，并增加了更多的数字示例和说明性材料。作者十分欢迎广大读者就本书内容提出批评性意见、更正和改进建议，相关文件可直接发送到作者邮箱jgieras@ieee.org。 Jacek F.Gieras教授 IEEE Fellow
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