交流电机设计

　　《交流电机设计》侧重交流电机设计的基础理论和实践，内容包括：磁路和磁性材料、绕组磁动势和磁场分布、感应电机磁路与损耗、交流电机设计准则、冷却系统和散热、永磁同步电机、电励磁同步电机以及有限元分析方法等。全书在注重基本原理的同时，更加强调交流电机设计的方法、准则、经验和典型工程案例，旨在实现从基础理论到设计实践的过渡。《交流电机设计》可作为高等院校电气工程专业电机方向研究生的教材和教辅用书，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

　　Thomas A.Lipo博士是威斯康星大学荣誉退休教授和佛罗里达州立大学研究教授。Lipo博士对电机和电力电子领域的发展做出了杰出的贡献，他发表超过700篇学术论文，拥有50项专利，出版过5本专著并参编8本专著的部分章节。根据谷歌学术统计，他的著作已被引用超过40000次，H-index为106。Lipo博士是英国皇家科学院院士、美国国家工程院院士和美国国家发明家科学院创始会员，也是IEEE终身会士。2014年，因对电力工程领域的贡献，他获得了IEEE颁授的最高奖——IEEE Medal in Power Engineering。

译者序
前言
作者简介
主要符号列表
第1章 磁路1
1.1毕奥-萨伐尔定律1
1.2磁场B2
1.3示例——磁通密度B计算3
1.4矢量磁位A4
1.5示例——从矢量磁位计算磁场5
1.6磁通6
1.7电场E7
1.8安培定律8
1.9磁场强度H10
1.10B和H的边界条件13
1.11法拉第定律14
1.12运动产生的电场15
1.13磁导、磁阻和磁路16
1.14示例——方形截面圆环19
1.15多路径磁路20
1.16磁阻的一般表达式21
1.17电感23
1.18示例——导线的内部电感23
1.19磁场储能25
1.20单位转换26
1.21纯铁心磁路29
1.22磁性材料30
1.23示例——变压器结构31
1.24含气隙磁路34
1.25示例——饱和磁路结构36
1.26示例——混联铁心磁路计算37
1.27多绕组磁路38
1.28电机磁路39
1.29励磁线圈位置的影响41
1.30总结42
参考文献43
第2章 交流绕组的磁动势和磁场分布44
2.1两极电机整距绕组的磁动势和磁场分布44
2.2两极电机的短距绕组46
2.3分布绕组49
2.4同心绕组54
2.5槽口的影响57
2.6分数槽绕组58
2.7斜槽绕组62
2.8多对极、多并联支路绕组63
2.9三相绕组的磁动势分布64
2.10等效两相电机概念67
2.11总结68
参考文献68
第3章 基于磁路的主磁通计算69
3.1感应电机的主磁路69
3.2有效气隙和卡特系数70
3.3有效长度73
3.4齿部磁阻计算75
3.5示例1——齿部磁压降78
3.6轭部磁阻计算82
3.7示例2——主磁路上的磁压降88
3.8等效磁路94
3.9高饱和电机的磁场分布96
3.10磁化电抗计算99
3.11示例3——磁化电感计算103
3.12总结105
参考文献105
第4章 基于磁路的漏抗计算106
4.1感应电机的漏磁通分量106
4.2比磁导107
4.3槽漏磁导计算109
4.4单层绕组的槽漏感113
4.5双层绕组的槽漏磁导114
4.6双笼型绕组的槽漏感116
4.7双层绕组的槽漏感117
4.8绕组端部漏感121
4.8.1镜像法121
4.8.2散嵌线圈的绕组端部漏感123
4.8.3将定子铁心视为完全导电体的绕组端部漏感125
4.8.4将定子铁心视为空气的绕组端部漏感127
4.8.5每相绕组的端部漏感128
4.8.6成型线圈的绕组端部漏感130
4.8.7笼型绕组的端部漏感131
4.9定子谐波或相带漏磁通132
4.10锯齿形漏感134
4.11示例4——漏感计算139
4.12笼型转子的每相有效电阻和电感144
4.13转子气隙磁动势的基波分量147
4.14转子谐波漏感148
4.15互感计算152
4.16示例5——转子相漏感计算156
4.17斜槽漏感157
4.18示例6——斜槽效应计算159
4.19总结160
参考文献160
第5章 感应电机损耗计算161
5.1引言161
5.2导体中的涡流效应162
5.3定子电阻计算169
5.4示例7——定子和转子的电阻计算171
5.5不规则导条形状电机的转子参数177
5.6电工钢的类型181
5.7基波磁场引起的铁耗182
5.8杂散负载损耗和杂散空载损耗185
5.9定子开槽所导致的铁心表面损耗计算190
5.10齿部脉动铁耗计算198
5.11摩擦损耗和通风损耗204
5.12示例8——铁耗电阻计算205
5.13总结208
参考文献208
第6章 设计原理209
6.1设计因素209
6.2电机制造标准210
6.3主要尺寸特征215
6.4D2L输出因数215
6.4.1埃森法则216
6.4.2磁剪应力217
6.4.3长径比221
6.4.4阻抗基准值224
6.5D3L输出因数225
6.6损耗密度231
6.7D2.5L尺寸公式232
6.8磁负荷的选取233
6.8.1铁心中的最大磁通密度233
6.8.2磁化电流234
6.9电负荷的选取235
6.9.1额定电压235
6.9.2电流密度约束237
6.9.3电流密度代表值239
6.10定子结构的实用考量241
6.10.1散嵌绕组和成型绕组242
6.10.2三角形和星形联结243
6.10.3叠片间绝缘243
6.10.4选取定子槽数243
6.10.5有效材料尺寸的选取244
6.10.6选取导线尺寸245
6.10.7确定气隙长度245
6.11转子结构246
6.11.1需避免的槽配合247
6.11.2起动和堵转时的转子发热问题247
6.12设计流程248
6.13尺寸改变对电机性能的影响251
6.14总结254
参考文献255
第7章 热设计256
7.1热问题256
7.2温度限制和最大温升256
7.3热传导258
7.3.1矩形板的简单热传导258
7.3.2圆柱体的热传导260
7.3.3内部均匀热源的热传导261
7.3.4示例9——定子绕组热263
7.3.5内部均匀热源的一维热传导264
7.3.6内部均匀热源的二维和三维热传导266
7.3.7定子齿上的二维热流计算266
7.3.8内部热源的圆柱固体的径向热流267
7.3.9均匀热源的圆柱壳的热流269
7.4平面上的热对流273
7.5气隙的热传递275
7.6辐射传热275
7.7冷却方法和系统276
7.7.1空气表面冷却277
7.7.2内部冷却277
7.7.3循环冷却系统277
7.7.4液体冷却278
7.7.5直接气体冷却278
7.7.6气体作为冷却介质278
7.7.7液体作为冷却介质280
7.8等效热路280
7.9示例10——250hp感应电机的热分布285
7.9.1热量输入287
7.9.2热阻288
7.10瞬态热流298
7.10.1外部产生的热量298
7.10.2电机堵转时内部产生的热300
7.10.3热不稳定性301
7.11总结301
参考文献302
第8章 永磁电机303
8.1永磁体特性303
8.2磁滞305
8.3永磁材料307
8.4磁体工作点的确定310
8.5正弦波驱动表贴式永磁电机312
8.6磁通密度限制315
8.7电流密度限制319
8.8长径比选择319
8.9铁心涡流损耗320
8.9.1