磁场调制电机

磁场调制电机是近年来新兴的电机族。相较于各种常规电机类型，其增加了调制单元这一新结构，拓扑结构更加多样化，且具备高转矩密度、低转矩波动、无刷励磁等独特优势，在航空航天、新能源发电、伺服加工和重型工业生产等众多领域拥有广阔的应用前景。本书主要介绍磁场调制电机的概念、原理、结构和性能特点，全书共6章。第1章给出磁场调制电机的定义，并介绍其基本类型；第2章介绍磁场调制理论以及不同电机拓扑气隙磁场的计算方法；第3章以拓扑演变为基础，对磁场调制电机族进行详细分类；第4章对各类电机的主要性能特征进行理论分析；第5章介绍磁场调制电机新型拓扑的研发思路及其性能特点；第6章对磁场调制电机发展现状进行总结，并简要探索磁场调制电机未来的方向。本书可供从事电机研究的科研工作者参考，也可作为高等院校电机与电器等专业本科生和研究生的教材，还可供从事电机设计、制造与试验等相关工作的工程技术人员参阅。

曲荣海，1969年生，内蒙古鄂伦春自治旗人。清华大学电机工程系学士、硕士，美国威斯康星大学麦迪逊分校电气工程博士。华中科技大学教授，博士生导师，国家特聘专家。华中科技大学校第四、五届学位评定委员会委员，强电磁工程与新技术国家重点实验室副主任，新型电机技术国家地方联合工程研究中心主任，创新电机技术研究中心主任。中国电工技术学会会士、磁场调制电机专业委员会主任委员，国际电机会议（ICEM）董事会成员，IEEE工业应用协会武汉分会主席。曾任美国通用电气公司全球研发中心总部高级专业工程师，2010年回国在华中科技大学任教至今。 长期从事电机设计、驱动及控制方面的基础理论与应用技术研究。因磁场调制电机方面的贡献和成就受邀在国际电机与系统（ICEMS 2021）、国际电机与驱动（IEMDC 2021）、国际电气与能源（CIEEC 2022）等国际会议上作磁场调制电机领域大会主旨报告近20次；因在磁场调制电机方面的贡献于2018年当选IEEE Fellow。相关项目和成果获中国产学研合作创新成果奖、湖北省科技进步奖一等奖、日内瓦国际发明展金奖和特别嘉许金奖、中国电工技术学会技术发明奖一等奖、日本永守赏学术奖等。

序
前言
第1章绪论
1.1调制的基本概念
1.2磁场调制电机的基本概念
1.3磁场调制电机的研究现状
1.3.1游标永磁电机
1.3.2永磁开关磁链电机
1.3.3永磁磁通反向电机
1.3.4磁场调制电励磁电机
1.4磁场调制电机的应用前景
1.5本章小结
参考文献
第2章磁场调制基本理论
2.1磁场调制物理过程
2.2磁场调制理论
2.2.1均匀气隙的电枢磁场
2.2.2定子为开口槽时的电枢磁场
2.2.3表贴式永磁结构的调制理论
2.2.4双边开槽时的比磁导
2.2.5非表贴式磁场调制电机的附加磁动势
2.3磁场调制电机的气隙磁密
2.3.1调制单元静止时的磁场运动情况
2.3.2励磁单元静止时的磁场运动情况
2.3.3励磁与调制单元均旋转时的磁场运动情况
2.4本章小结
参考文献
第3章磁场调制电机的分类
3.1磁场调制电机结构约束关系及分类
3.2三单元静止型磁场调制电机
3.2.1磁场调制永磁直流电机
3.2.2磁场调制电励磁直流电机
3.3调制单元静止型磁场调制电机
3.3.1游标永磁电机
3.3.2永磁横向磁通电机
3.3.3电励磁游标电机
3.3.4磁场调制感应电机
3.4励磁单元静止型磁场调制电机
3.4.1永磁磁通反向电机
3.4.2永磁开关磁链电机
3.4.3永磁双凸极电机
3.4.4磁场调制电励磁电机
3.5无单元静止型磁场调制电机
3.5.1磁场调制无刷双机电端口电机
3.5.2磁阻式无刷双馈电机
3.5.3游标磁阻电机
3.5.4异步感应子电机
3.6磁场调制传动装置
3.6.1磁齿轮
3.6.2磁场调制电磁耦合器
3.7本章小结
参考文献
第4章磁场调制电机特性分析
4.1基本思路
4.1.1平均转矩与转矩波动
4.1.2功率因数
4.2磁场调制电机基本模型的性能分析
4.2.1磁场调制电机基本模型的气隙工作磁场
4.2.2磁场调制电机基本模型的反电势与电磁转矩
4.2.3磁场调制电机基本模型的功率因数
4.2.4实际磁场调制电机与磁场调制电机基本模型的关系
4.3平均转矩
4.3.1磁场调制永磁电机
4.3.2磁场调制电励磁电机
4.4转矩波动
4.4.1励磁转矩波动
4.4.2齿槽转矩波动
4.4.3磁阻转矩波动
4.5功率因数
4.5.1游标永磁电机
4.5.2永磁磁通反向电机
4.5.3永磁开关磁链电机
4.5.4磁场调制电励磁电机
4.6本章小结
参考文献
第5章高性能磁场调制电机拓扑
5.1磁场调制电机转矩提升理念及方法
5.2励磁增强型磁场调制电机
5.2.1交替极磁场调制电机
5.2.2切向励磁磁场调制电机的磁障效应
5.2.3连通型切向励磁磁场调制电机
5.2.4双定子切向励磁游标永磁电机
5.2.5其他励磁增强型磁场调制电机
5.3调制增强型磁场调制电机
5.4电枢增强型磁场调制电机
5.5磁场调制复合理论
5.5.1磁场调制复合电机的数学表征
5.5.2常规磁场调制电机的工作磁场分析
5.5.3磁场调制复合的基本方式
5.5.4多工作比磁导磁场调制电机
5.5.5多工作磁动势磁场调制电机
5.5.6基于组间工作磁场集成的磁场调制复合电机
5.6多工作比磁导游标永磁电机
5.6.1基本拓扑结构
5.6.2工作磁密谐波定性分析
5.6.3各次谐波反电势贡献的定量计算
5.6.4不同极槽配合下电机性能分析与对比
5.7多工作磁势磁通反向电机
5.7.1多磁势永磁体阵列的构造方式
5.7.2气隙工作磁场与反电势分析
5.7.3多工作磁势磁通反向电机的性能分析
5.8双边励磁复合型磁场调制电机
5.8.1工作磁场分析与拓扑结构约束
5.8.2可行的定子拓扑
5.8.3定子槽口放置Halbach永磁体的双边励磁复合型磁场调制电机电磁性能分析
5.9本章小结
参考文献
第6章磁场调制电机发展总结与未来展望
6.1磁场调制电机的历史发展过程
6.2磁场调制电机研究现状
6.3磁场调制电机未来的研究方向
6.4磁场调制电机的应用前景
参考文献