Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Gieras, Jacek F./ Wang, Rong-Jie/ Kamper, Maarten J.

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:

价格:121

装帧:HRD

isbn号码:9781402026614

丛书系列:

图书标签:

• Axial Flux Machines
• Permanent Magnet Machines
• Brushless Machines
• Electrical Machines
• Motor Design
• Finite Element Analysis
• Control Systems
• Power Electronics
• Renewable Energy
• Electric Vehicles

深度解析：新型电机技术的前沿探索与应用 图书名称： 面向高效能与紧凑化需求的先进电驱动系统设计原理 内容简介： 本书汇集了当代电机工程领域最前沿的研究成果与工程实践经验，专注于探讨如何通过创新的电磁设计、先进的材料应用以及精密的控制策略，突破传统电机在功率密度、效率和可靠性方面的局限。我们不再仅仅关注于对既有技术的优化，而是深入剖析驱动下一代电气化解决方案——从高性能工业驱动到下一代交通工具动力系统——所需具备的核心理论基础与设计方法论。 本书结构严谨，内容覆盖面广，旨在为电机设计工程师、高级研发人员以及相关领域的学者提供一本既具理论深度又富有实践指导意义的参考书。 第一部分：现代电机拓扑的性能边界与设计哲学 本部分首先对当前主流电机类型，如内、外置式永磁同步电机（PMSM）、开关磁阻电机（Switched Reluctance Motors, SRM）以及感应电机（Induction Machines, IM）等，进行了系统的性能对比分析。重点在于剖析功率密度（Power Density）和能量密度（Energy Density）的物理极限，并引入了基于多目标优化的设计哲学。 材料科学的革命性影响： 深入探讨了高牌号稀土永磁材料（如更高矫顽力的NdFeB及其铁氧体替代方案）的磁性能退化机制、热管理需求及其对电机整体寿命和运行温度的影响。此外，对先进软磁材料，特别是高频应用中的铁损抑制技术进行了详尽阐述。 拓扑创新与磁路重构： 详细分析了如何通过改变定子槽极组合、定子/转子几何结构（如引入斜极、改变气隙分布）来控制谐波磁场，从而减小噪音、振动和转矩脉动（NVH）。特别关注了层状磁路结构在提高散热效率方面的潜力。 电磁仿真与优化技术： 介绍了基于有限元分析（FEA）的高精度瞬态和稳态分析方法。重点阐述了如何集成灵敏度分析和代理模型（Surrogate Models）构建高效的参数化设计流程，以快速收敛到最优设计点，有效平衡电磁性能、机械强度和制造成本。 第二部分：先进电机控制策略与系统集成 仅仅拥有优化的电机结构是不足以发挥其全部潜能的。本部分聚焦于支撑高性能电机的复杂控制算法和电力电子接口。 无传感器控制理论的深化： 探讨了从基于观察器（如Luenberger, Kalman Filter）到基于模型参考自适应系统（MRAS）的高精度转子位置和速度估计算法。特别针对低速、零速启动及反电动势受限的工况，提出了鲁棒性强的观测器设计方法。 磁场的精确解耦与控制： 深入讲解了磁场定向控制（FOC）及其在不同电压调制策略下的性能差异。重点讨论了如何有效处理饱和效应带来的磁耦合问题，通过非线性控制或基于d-q轴耦合模型的补偿策略，实现对转矩和磁链的瞬时精确控制。 宽禁带（WBG）电力电子的应用： 分析了SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件在电机驱动变频器中的集成优势，包括更高的开关频率、更低的开关损耗和更高的电压耐受能力。讨论了高频开关对电机绕组绝缘、趋肤效应和电磁兼容性（EMC）带来的新挑战及其应对措施。 系统级热管理与集成： 探讨了电机与驱动单元（Inverter）的联合热管理策略，如直接液体冷却、油冷等。强调了热点识别、寿命预测与集成式驱动模块设计对确保系统长期可靠性的关键作用。 第三部分：面向特定应用场景的定制化设计案例 本书的第三部分通过详细的工程案例分析，展示了如何将前述的理论和技术应用于解决实际工程难题。 高转速永磁电机设计（Turbo-Machinery Applications）： 针对压缩机、涡轮增压器等需要极高转速的应用，重点分析了转子动力学稳定性、涡流损耗抑制、以及高速下的电磁阻尼控制技术。探讨了鼠笼结构、粘结式转子与磁悬浮轴承兼容性的设计考量。 高可靠性与高冗余驱动系统（Aerospace & Defense）： 针对极端环境下的应用需求，研究了无刷直流电机（BLDC）拓扑在特定工况下的优势，以及故障容错控制（Fault-Tolerant Control）策略，确保在绕组短路、部分磁体失磁等情况下的持续运行能力。 电动汽车驱动单元（E-Axle）的集成化挑战： 剖析了如何将电机、减速器和驱动器高度集成化，以满足轻量化和空间受限的要求。重点讨论了三合一或多合一集成方案中的机械应力分布、结构刚度优化以及高效的散热路径设计。 低速大扭矩应用的设计优化（Industrial Robotics & Marine Propulsion）： 探讨了如何通过增加极对数、采用高槽数设计以及优化转子磁极形状，在保持极低转速的同时，最大化输出转矩，并有效控制低频下的磁阻转矩成分。 通过对这些前沿主题的深入剖析，本书旨在培养读者超越传统电机设计范式的能力，掌握设计和控制下一代高效能、高功率密度电机的核心竞争力。它不仅仅是一本教科书，更是连接基础研究与尖端工程实践的桥梁。

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