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永磁電機設計與應用(原書第3版)(精)/電機工程經典書系

  • 作者:(美)傑克·F.吉拉斯|責編:劉星寧|譯者:周羽//楊小寶//徐偉
  • 出版社:機械工業
  • ISBN:9787111719151
  • 出版日期:2023/02/01
  • 裝幀:精裝
  • 頁數:498
人民幣:RMB 198 元      售價:
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內容大鋼
    自第2版出版以來,永磁電機技術的重要性及其對機電驅動的影響呈指數級增長。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、機電工程師和學生必須及時了解現代電機和驅動器的全新發展,包括其控制、模擬和電腦輔助設計。
    《永磁電機設計與應用(原書第3版)》展示了永磁電機的構造,併為電機設計和應用提供了現成的解決方案,反映了機電驅動用永磁電機的開發與創新。《永磁電機設計與應用(原書第3版)》為確定和評估系統性能、效率、可靠性和成本提供了基本方程和計算方法;探索了永磁電機現代電腦輔助設計,包括有限元方法,並闡述了如何依據電氣驅動中的特定需求選擇適當的永磁電機。每章都提供了大量案例、模型和圖表,從而有助於讀者清晰地理解電機的運行和特性。
    全球節能趨勢的日益增長使得永磁電機驅動時代加速到來。《永磁電機設計與應用(原書第3版)》將為工程師、研究人員和研究生提供開發突破所需要的全面理解,並將這項激動人心的技術推向前沿。

作者介紹
(美)傑克·F.吉拉斯|責編:劉星寧|譯者:周羽//楊小寶//徐偉
    傑克·F.吉拉斯(Jacek F.Gieras),擁有波蘭波茲南技術大學電氣工程(電機)工學博士和理學博士學位。他的研究領域包含電機、控制器、電磁學、電力系統、飛機電氣系統和鐵路工程。1987年,被提升為正教授。自1998年以來,一直任職於美國聯合技術公司(UTC)。同時,他還是波蘭比得哥什技術與生命科學大學的電氣工程教授。他參與編寫了12本著作,發表了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航空航天系統會士(美國),國際電氣工程學會的正式成員,以及眾多國際會議的指導委員會成員。

目錄
譯者序
原書前言
第1章  緒論
  1.1  電勵磁與永磁勵磁的區別
  1.2  永磁電機的驅動方式
    1.2.1  永磁有刷直流電機驅動
    1.2.2  永磁同步電機驅動
    1.2.3  永磁無刷直流電機驅動
    1.2.4  步進電機驅動
  1.3  提高電機效率
  1.4  永磁電機的分類
  1.5  永磁電機及其驅動器的發展趨勢
  1.6  永磁電機的應用
  1.7  機電一體化技術
  1.8  電機的機械基礎
    1.8.1  轉矩與功率
    1.8.2  齒輪組
    1.8.3  齒輪組的效率
    1.8.4  等效轉動慣量
    1.8.5  轉子動力學
    1.8.6  機械特性
  1.9  轉矩平衡方程
  1.10  永磁電機的成本評估
  案例
第2章  永磁材料與磁路
  2.1  退磁曲線與磁性參數
  2.2  永磁材料的發展史
  2.3  永磁材料的特性
    2.3.1  鋁鎳鈷永磁材料
    2.3.2  鐵氧體永磁材料
    2.3.3  稀土永磁材料
    2.3.4  腐蝕與化學反應
    2.3.5  市場問題
  2.4  退磁曲線與回複線的相似性
  2.5  永磁體工作圖
    2.5.1  永磁體工作圖的組成
    2.5.2  空載工作點
    2.5.3  負載工作點
    2.5.4  不同退磁曲線下的永磁體
  2.6  主磁導與漏磁導
    2.6.1  基於磁通路的磁導計算
    2.6.2  簡單實體的磁導計算
    2.6.3  開放空間中稜柱體和圓柱體的漏磁導計算
  2.7  永磁體等效磁路的計算
  2.8  Mallinson-Halbach永磁體陣列與Halbach圓柱
  案例
第3章  有限元分析
  3.1  梯度、散度與旋度
  3.2  畢奧-薩伐爾定律、法拉第定律和高斯定律
    3.2.1  畢奧-薩伐爾定律

    3.2.2  法拉第定律
    3.2.3  高斯定律
  3.3  高斯定理
  3.4  斯托克斯定理
  3.5  麥克斯韋方程組
    3.5.1  麥克斯韋第一方程
    3.5.2  麥克斯韋第二方程
    3.5.3  麥克斯韋第三方程
    3.5.4  麥克斯韋第四方程
  3.6  矢量磁位
  3.7  能量泛函
  3.8  有限元公式
  3.9  邊界條件
    3.9.1  迪利克雷邊界條件
    3.9.2  紐曼邊界條件
    3.9.3  互連邊界條件
  3.10  網格剖分
  3.11  電磁場中的力和轉矩
    3.11.1  麥克斯韋張力張量法
    3.11.2  磁共能法
    3.11.3  洛倫茲力法
  3.12  電感
    3.12.1  定義
    3.12.2  瞬態電感
    3.12.3  穩態電感
    3.12.4  同步電機的電抗
    3.12.5  同步電抗
    3.12.6  電樞反應電抗
    3.12.7  漏電抗
  3.13  互動式有限元計算過程
    3.13.1  前處理器
    3.13.2  求解器
    3.13.3  后處理器
  案例
第4章  永磁有刷直流電機
  4.1  結構
    4.1.1  轉子開槽型永磁直流電機
    4.1.2  轉子無槽型永磁直流電機
    4.1.3  動圈式圓柱形電機
    4.1.4  盤式電機
  4.2  基本方程
    4.2.1  端電壓
    4.2.2  電樞繞組電動勢
    4.2.3  電磁轉矩
    4.2.4  電磁功率
    4.2.5  轉子與換向器線速度
    4.2.6  輸入與輸出功率
    4.2.7  損耗
    4.2.8  極距
    4.2.9  氣隙磁通密度

    4.2.10  電樞線電流密度
    4.2.11  電樞繞組電流密度
    4.2.12  電樞繞組電阻
    4.2.13  電樞繞組電感
    4.2.14  機械時間常數
  4.3  尺寸方程
  4.4  電樞反應
  4.5  換向器
  4.6  起動
  4.7  速度控制
    4.7.1  電樞端電壓速度控制
    4.7.2  電樞變阻器速度控制
    4.7.3  並勵磁場控制
    4.7.4  斬波器可變電壓速度控制
  4.8  伺服電機
  4.9  磁路
    4.9.1  每極磁動勢
    4.9.2  氣隙磁導
    4.9.3  漏磁導
  4.10  應用
    4.10.1  玩具
    4.10.2  汽車起動機
    4.10.3  水下航行器
    4.10.4  直線作動器
    4.10.5  輪椅
    4.10.6  火星機器人車輛
  案例
第5章  永磁同步電機
  5.1  結構
  5.2  基本關係
    5.2.1  轉速
    5.2.2  氣隙磁通密度
    5.2.3  感應電壓(電動勢)
    5.2.4  電樞線電流密度和電流密度
    5.2.5  電磁功率
    5.2.6  同步電抗
    5.2.7  超瞬態同步電抗
    5.2.8  瞬態同步電抗
    5.2.9  電磁轉矩
    5.2.10  勵磁磁場的波形係數
    5.2.11  電樞反應的波形係數
    5.2.12  反應係數
    5.2.13  等效場的磁動勢
    5.2.14  電樞反應電抗
  5.3  相量圖
  5.4  特性
  5.5  起動
    5.5.1  非同步起動
    5.5.2  輔助電機起動
    5.5.3  變頻起動

  5.6  電抗
    5.6.1  解析法
    5.6.2  有限元法
    5.6.3  實驗法
  5.7  轉子結構
    5.7.1  Merrill轉子
    5.7.2  嵌入式永磁電機
    5.7.3  表貼式永磁電機
    5.7.4  表面埋入式永磁電機
    5.7.5  輪輻式永磁電機
  5.8  同步電機和感應電機比較
  5.9  尺寸選擇步驟及主要尺寸
  5.10  性能計算
  5.11  永磁電機的動態模型
  5.12  電磁雜訊與振動
    5.12.1  徑向力
    5.12.2  定子鐵心的變形
    5.12.3  定子的固有頻率
  5.13  應用
    5.13.1  開環控制
    5.13.2  高性能閉環控制
    5.13.3  高性能自適應模糊控制
  案例
第6章  永磁直流無刷電機
  6.1  基本方程
    6.1.1  端電壓
    6.1.2  瞬時電流
    6.1.3  電動勢
    6.1.4  逆變器交流輸出電壓
    6.1.5  可控整流器直流母線電壓
    6.1.6  電磁轉矩
    6.1.7  同步電機的電磁轉矩
    6.1.8  永磁無刷直流電機的電磁轉矩
    6.1.9  無刷電機的線速度和轉速
    6.1.10  集中型電樞繞組
  6.2  永磁無刷電機的換向
    6.2.1  單極性驅動
    6.2.2  雙極性驅動(兩相導通)
    6.2.3  雙極性驅動(三相導通)
  6.3  永磁無刷電機的感應電動勢和轉矩
    6.3.1  同步電機
    6.3.2  永磁無刷直流電機
  6.4  轉矩-轉速特性
  6.5  繞組損耗
  6.6  轉矩波動
    6.6.1  轉矩波動的來源
    6.6.2  瞬時轉矩的數值計算方法
    6.6.3  瞬時轉矩的解析計算方法
    6.6.4  轉矩波動的抑制
  6.7  無刷直流電機轉子位置檢測

    6.7.1  霍爾感測器
    6.7.2  編碼器
    6.7.3  旋轉變壓器
  6.8  無位置感測器電機
  6.9  永磁無刷電機運動控制
    6.9.1  變頻器供電
    6.9.2  伺服放大器
    6.9.3  微控制器
    6.9.4  DSP控制
  6.10  通用無刷電機電磁驅動器
  6.11  智能電機
  6.12  應用
    6.12.1  純電動和混合動力電動汽車
    6.12.2  變速冷卻風扇
    6.12.3  電腦硬碟驅動器
    6.12.4  CD播放器
    6.12.5  工業自動化
    6.12.6  X-Y二維驅動台
    6.12.7  太空任務工具
  案例
第7章  軸向磁通電機
  7.1  力和轉矩
  7.2  性能
  7.3  內永磁碟式轉子雙邊電機
    7.3.1  定子鐵心
    7.3.2  主要尺寸
  7.4  單定子雙邊電機
  7.5  單邊電機
  7.6  無鐵心雙邊電機
  7.7  多盤電機
  7.8  應用
    7.8.1  電動汽車
    7.8.2  無齒輪電梯曳引系統
    7.8.3  無人潛艇推進
    7.8.4  船舶對轉推進系統
  案例
第8章  高功率密度無刷電機
  8.1  設計注意事項
  8.2  要求
  8.3  多相電機
  8.4  容錯永磁無刷電機
  8.5  表貼式永磁轉子與凸極轉子
  8.6  電磁效應
    8.6.1  電樞反應
    8.6.2  阻尼條
    8.6.3  大型電機中的繞組損耗
    8.6.4  降低損耗
  8.7  冷卻
  8.8  圓柱形轉子電機結構
    8.8.1  電樞反應降低的電機

    8.8.2  具有模塊化定子的電機
    8.8.3  不同轉子配置的大型永磁電機
  8.9  盤式轉子的電機結構
  8.10  橫向磁通電機
    8.10.1  工作原理
    8.10.2  電動勢和電磁轉矩
    8.10.3  電樞繞組電阻
    8.10.4  電樞反應和漏電抗
    8.10.5  磁路
    8.10.6  優缺點
  8.11  應用
    8.11.1  船舶推進
    8.11.2  潛艇推進
    8.11.3  混合動力電動公交
    8.11.4  輕軌系統
  案例
第9章  高速電機
  9.1  使用高速電機的原因
  9.2  機械要求
  9.3  高速永磁無刷電機的結構
  9.4  高速永磁無刷電機的設計
  9.5  超高速電機
  9.6  應用
    9.6.1  高速航空航天驅動器
    9.6.2  高速電主軸驅動器
    9.6.3  飛輪儲能
    9.6.4  牙科機頭
    9.6.5  剪羊毛機頭
  案例
第10章  特殊結構的無刷電機
  10.1  單相電機
    10.1.1  非均勻氣隙的單相兩極電機
    10.1.2  振蕩起動的單相多極電機
    10.1.3  單相高性價比的永磁無刷電機
  10.2  汽車應用的執行機構
  10.3  集成起動發電機
  10.4  大直徑電機
  10.5  三軸力矩電機
  10.6  無槽電機
  10.7  尖端驅動風扇電機
  案例
第11章  步進電機
  11.1  步進電機的特點
  11.2  基本方程
    11.2.1  步進
    11.2.2  穩態轉矩
    11.2.3  大同步轉矩
    11.2.4  轉子振蕩頻率
  11.3  永磁步進電機
  11.4  磁阻步進電機

  11.5  混合步進電機
    11.5.1  全步進
    11.5.2  半步進
    11.5.3  微步進
    11.5.4  實用混合步進電機
    11.5.5  雙極和單極步進電機
  11.6  步進電機運動方程
  11.7  有轉子位置感測器的永磁步進電機
  11.8  單相步進電機
  11.9  電壓方程和電磁轉矩
  11.10  特性
    11.10.1  矩-角特性
    11.10.2  轉矩-電流特性
    11.10.3  轉矩-頻率特性
  11.11  應用
  案例
第12章  微電機
  12.1  微電機的定義
  12.2  永磁無刷微電機
    12.2.1  圓柱形微電機
    12.2.2  帶平麵線圈磁性微電機的製造
    12.2.3  盤式微電機
  12.3  應用
    12.3.1  電動導管
    12.3.2  膠囊內窺鏡
  案例
第13章  優化
  13.1  優化問題的數學公式
  13.2  非線性規劃方法
    13.2.1  直接搜索方法
    13.2.2  隨機方法
    13.2.3  梯度方法
    13.2.4  約束優化方法
  13.3  基於群體的增量學習方法
  13.4  響應面方法
    13.4.1  響應面設計
    13.4.2  響應面擬合誤差估計
  13.5  永磁電機現代優化方法
    13.5.1  永磁有刷直流電機
    13.5.2  永磁同步電機
  案例
第14章  維護
  14.1  電機基本要求
  14.2  可靠性
  14.3  電機故障
  14.4  小型永磁無刷電機的可靠性計算
  14.5  振動與雜訊
    14.5.1  聲音的產生與輻射
    14.5.2  機械模型
    14.5.3  電磁振動與雜訊

    14.5.4  機械振動與雜訊
    14.5.5  空氣雜訊
    14.5.6  有刷直流電機
    14.5.7  永磁同步電機
    14.5.8  雜訊抑制
  14.6  狀態監測
  14.7  保護
  14.8  電磁和射頻干擾
    14.8.1  有刷電機
    14.8.2  電子換向無刷電機
  14.9  潤滑
    14.9.1  軸承
    14.9.2  滾動軸承的潤滑
    14.9.3  多孔金屬軸承的潤滑
  案例
附錄
  附錄A  交流定子繞組漏電感
    A.1  定子繞組因數
    A.2  槽比漏磁導
    A.3  端部繞組比漏磁導
    A.4  諧波比漏磁導
    A.5  齒頂比漏磁導
    A.6  每相漏電抗
  附錄B  交流電機損耗
    B.1  電樞繞組損耗
    B.2  定子鐵損
    B.3  轉子鐵損
    B.4  鐵損的FEM模型
    B.5  導電護套的損耗
    B.6  無刷電機的永磁體損耗
    B.7  旋轉損耗
    B.8  高速電機中的風摩損耗
    B.9  高次時間諧波造成的損耗
符號和縮略語
參考文獻

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