小功率永磁電機原理設計與應用

前言

　　永磁材料所具有的磁性能在2000多年前就已被人們發(fā)現(xiàn)。雖然人類很早發(fā)現(xiàn)了磁鐵的磁性，但是對磁現(xiàn)象本質(zhì)的研究卻經(jīng)歷了漫長的過程，直到19世紀人們發(fā)現(xiàn)了電和磁的相互關(guān)系后，才揭開了磁性的奧秘。永磁材料在電機中的應用才得到迅速的發(fā)展?！　〗⒃谟来挪牧袭a(chǎn)生磁場基礎(chǔ)上的永磁電機理論和技術(shù)的發(fā)展是和永磁材料的發(fā)展息息相關(guān)的，從20世紀50年代以來，不論是鐵氧體永磁材料，還是鋁鎳鈷永磁材料及稀土永磁材料的磁性能都得到了極大的提高，因而使永磁電機，特別是小功率永磁電機得到了迅速的發(fā)展。由于小功率永磁電機具有體積小、重量輕、損耗少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠的特點，因而目前在家用電器、汽車電器、計算機外部設備、醫(yī)療器械、自動化儀表、紡織機械、電動執(zhí)行機械、風力發(fā)電等方面都得到了廣泛的應用。根據(jù)使用場合不同，采用不同永磁材料的永磁電機已占據(jù)了微型電機和小功率電機市場的重要份額。我國小功率永磁電機生產(chǎn)廠更是雨后春筍、遍地開花，但是工廠在生產(chǎn)小功率永磁電機時大部分都是根據(jù)國外產(chǎn)品依葫蘆畫瓢，這對我國小功率永磁電機的研究與開發(fā)極為不利?！　∽髡呓陙韺π」β视来烹姍C進行了一些研究，為了提高我國小功率永磁電機設計與制造水平，將這些成果并參考一些前輩的理論編成此書，本書主要對小功率永磁直流電動機、小功率軸向磁場盤式永磁直流電動機、小功率永磁同步電動機、小功率永磁同步發(fā)電機以及近年來出現(xiàn)的無刷永磁直流電機、無槽無刷永磁直流電機的理論問題、電磁計算方法及應用進行了探討。這些問題的探討對小功率永磁電機的設計方法的提高會有一定的意義。　　本書在編寫過程中，力求理論聯(lián)系實際，并提供一定的實驗數(shù)據(jù)以驗證理論分析的正確性，根據(jù)應用提出了以不同永磁材料為依據(jù)的幾種樣機計算實例以供參考?！　”緯晌红o微主編，除付敏編寫了第6章第7節(jié)、丁樹業(yè)編寫了第8章、張宏宇編寫了第9章，其余由魏靜微編寫，并最后全書定稿。書稿完成后由哈爾濱工業(yè)大學教授、深圳德昌電機首席技術(shù)顧問劉寶廷先生進行了仔細的審閱，并提出許多寶貴意見，在此一示誠摯的謝意。

內(nèi)容概要

本書在介紹永磁材料相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地介紹了小功率永磁直流電動機、小功率軸向磁場盤式永磁直流電動機、小功率永磁同步電動機、小功率永磁同步發(fā)電機的基本理論及設計方法，并進行了分析。對近年來出現(xiàn)的新型有發(fā)展前途的永磁無刷直流電動機、無槽無刷永磁直流電動機等的特殊問題也進行了探討，并對這些電機的應用進行了介紹。書中側(cè)重敘述永磁電機根據(jù)不同使用場合，采用不同永磁材料的特點，針對性強，體現(xiàn)了較強的實用性?！　”緯晒氖滦」β视来烹姍C設計、制造及試驗的工程技術(shù)人員參考，也可作為電機、電氣技術(shù)專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)的本?？圃盒＜袄^續(xù)教育教材或教學參考書。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　永磁材料的發(fā)展與應用  1.2　小功率永磁電機的發(fā)展概況  1.3　小功率永磁電機的發(fā)展前景第2章　永磁材料的基礎(chǔ)知識  2.1　永磁材料的主要性能及參數(shù)    2.1.1　初始磁化曲線和磁滯回線    2.1.2　退磁曲線和永磁材料的磁參數(shù)    2.1.3　回復直線及回復磁導率    2.1.4　永磁材料的穩(wěn)定性  2.2　永磁材料的種類    2.2.1　鐵氧體永磁材料    2.2.2　鋁鎳鈷永磁材料    2.2.3　稀土永磁材料    2.2.4　粘結(jié)永磁材料  2.3　永磁材料的應用    2.3.1　永磁材料的充磁    2.3.2　永磁材料的退磁與調(diào)整    2.3.3　永磁材料的磁穩(wěn)定性    2.3.4　永磁材料的應用第3章　永磁電機磁路計算的理論基礎(chǔ)  3.1　永磁磁路的特點  3.2　永磁電機磁路圖解法    3.2.1　永磁磁路磁體工作圖    3.2.2　回復直線起始點K的確定    3.2.3　永磁體最佳工作點的選擇  3.3　永磁電機磁路解析法    3.3.1　永磁體等效磁路    3.3.2　永磁電機等效磁路    3.3.3　永磁磁路的解析計算法    3.3.4　永磁磁路漏磁導計算  3.4　永磁電機的磁場計算第4章　永磁直流電動機　4.1　永磁直流電動機的結(jié)構(gòu)特點與應用  　4.1.1　結(jié)構(gòu)特點　  4.1.2　應用　4.2　永磁直流電動機的電樞反應　  4.2.1　電樞反應的特點　  4.2.2　直軸電樞反應磁動勢　  4.2.3　交軸電樞反應磁動勢　4.3　永磁直流電動機工作特性    4.3.1  電樞電流    4.3.2　轉(zhuǎn)速特性    4.3.3　輸出功率    4.3.4　效率    　4.4　三槽永磁直流電動機　  4.4.1  結(jié)構(gòu)特點　  4.4.2　電樞反應　  4.4.3　電樞電動勢　4.5　具有復勵特性的永磁汽車起動機　  4.5.1　汽車起動機的工作特點    4.5.2　交軸電樞磁動勢的利用 　 4.5.3　磁極設計  4.6　永磁直流電動機的電磁設計計算　  4.6.1　主要尺寸的選擇　  4.6.2　定子尺寸的確定　  4.6.3　電樞沖片的設計　  4.6.4　電磁設計計算實例第5章　軸向磁場盤式永磁直流電動機  5.1  軸向磁場盤式永磁直流電動機的結(jié)構(gòu)  　5.1.1　磁極結(jié)構(gòu)　  5.1.2　電樞繞組結(jié)構(gòu)　  5.1.3　總體結(jié)構(gòu)與應用　5.2　軸向磁場盤式永磁直流電動機的空載氣隙磁場　  5.2.1　主磁路計算及空載工作點確定　  5.2.2　二維場分析　5.3　軸向磁場盤式永磁直流電動機的電磁設計　  5.3.1　電樞直徑確定　  5.3.2　磁極數(shù)和極弧系數(shù)的選擇　  5.3.3　磁極尺寸選擇　……第6章　永磁同步電動機第7章　永磁同步發(fā)電機第8章　永磁無刷直流電動機第9章　永磁無刷直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　永磁材料的發(fā)展與應用　　早在兩千多年前，我們的祖先便發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵的磁性，并利用它制成了指南針，成為我國的四大發(fā)明之一。雖然人類很早就發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵，但是對于磁鐵性能本質(zhì)的認識及對磁性材料的應用卻是經(jīng)過了漫長的過程?！　〈判圆牧系陌l(fā)展，實際上和永磁材料在電機上的應用是密切相關(guān)的。一直到19世紀人們發(fā)現(xiàn)了電與磁的相互關(guān)系，并逐漸揭示了磁性能的秘密，隨著奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應，揭示了電與磁的聯(lián)系后，永磁材料才得到發(fā)展?！　≡缭?0世紀30年代初，人們就開始研制出鋁鎳鈷（AlNiCo）永磁材料，當時它的最大磁能積只有15.92kJ／m3（2.0MGOe），在電機上應用比較困難。后來由于磁控雷達系統(tǒng)應用的需要，鋁鎳鈷永磁材料得到了很大發(fā)展，在相當長一段時間，這種永磁材料占據(jù)一定統(tǒng)治地位。目前鋁鎳鈷永磁材料最大磁能積可達到79.6kJ／m3（10MGOe）?！　¤F氧體永磁材料最初產(chǎn)生于20世紀20年代，人們開始研制出了鈷鐵氧體（Co-Femite）永磁材料，由于當時的條件，它的磁性能比較差，最大磁能積也比較低，僅為11.14kJ／m3（1.4MGOe），它的應用價值并不大。后來到了50年代初，由于市場需要，人們又研制出鍶鐵氧體（SrO?6Fe203），60年代又成功研制出鋇鐵氧體（BaO?6Fe2O3），它們的最大磁能積都得到很大提高。目前廣泛應用于小功率永磁直流電機的鍶鐵氧體永磁材料最大磁能積可達36.62 kJ／m3（4.6MGOe）。

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