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第1章 混合励磁电机的基本概念及研究现状1

1.1 混合励磁电机的基本概念1

1.2 混合励磁电机的分类2

1.3 混合励磁电机的研究现状2

1.3.1 混合励磁同步电机的研究现状2

1.3.2 混合励磁双凸极电机的研究现状11

1.4 混合励磁电机的特点与基本要求15

1.5 混合励磁电机的应用前景16

1.5.1 航空电源系统16

1.5.2 风力发电系统18

1.5.3 电动汽车驱动系统19

1.6 小结20

第2章 转子磁分路式混合励磁同步电机21

2.1 转子磁分路式混合励磁同步电机结构的提出21

2.1.1 永磁同步电机的典型结构21

2.1.2 转子磁分路式径向结构混合励磁同步电机22

2.1.3 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机27

2.2 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机的等效磁路30

2.2.1 双向励磁下的等效磁路31

2.2.2 径向磁路磁化特性32

2.2.3 轴向磁路磁化特性34

2.2.4 径／轴向磁场分布与磁路特点36

2.3 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机调磁特性的影响因素43

2.3.1 转子磁分路作用的基本约束关系43

2.3.2 转子长径比对电机调磁特性的影响44

2.3.3 极对数对电机调磁特性的影响45

2.3.4 永磁体结构对电机调磁特性的影响47

2.3.5 主气隙／附加气隙长度比对电机调磁特性的影响51

2.3.6 转子导磁体延伸段截面积对电机调磁特性的影响54

2.4 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机的三维场分析与结构优化56

2.4.1 三维静磁场分布56

2.4.2 导磁桥结构优化59

2.4.3 转子N极、S极导磁体结构（延伸端及过渡段）优化与等截面原则62

2.4.4 不同磁钢宽度下的气隙磁场调节性能66

2.4.5 漏磁特性与补偿磁钢的作用68

2.5 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机的电枢反应72

2.5.1 直轴与交轴电枢反应磁通路径72

2.5.2 基于电枢反应计算确定励磁磁势的基本方法74

2.6 转子磁分路式切向结构混合励磁同步电机的运行特性79

2.6.1 瞬态场路耦合模型79

2.6.2 空载特性80

2.6.3 外特性81

2.6.4 短路特性82

2.7 基于三维有限元分析结果的MATLAB/Simulink建模方法85

2.7.1 基于三维静磁场分析的主气隙磁通变化特性85

2.7.2 基于三维瞬态场路耦合分析的同步电抗计算85

2.7.3 MATLAB/Simulink建模方法88

2.8 小结92

第3章 并列式混合励磁同步电机94

3.1 并列式混合励磁同步电机的结构94

3.2 并列式混合励磁同步电机的磁路特点与运行原理97

3.3 并列式混合励磁同步电机中永磁同步电机98

3.3.1 切向结构永磁同步电机的结构98

3.3.2 切向结构永磁同步电机磁钢厚度和气隙磁密的关系99

3.3.3 切向结构永磁同步电机的非导磁衬套103

3.3.4 切向结构永磁同步电机辅助磁极的优化107

3.3.5 切向结构永磁同步电机的优化115

3.3.6 设计实例116

3.4 电励磁同步电机部分的三维场分析与设计规律127

3.4.1 不同励磁磁势下气隙磁场的变化规律127

3.4.2 铁心长度与气隙磁场调节范围的关系129

3.5 轴向漏磁现象及其对磁场特性的特殊影响133

3.5.1 轴向漏磁通的存在与路径133

3.5.2 双向励磁下轴向漏磁分布与三维场有限元分析134

3.5.3 轴向漏磁对电励磁部分调磁性能的影响137

3.5.4 轴向漏磁对永磁部分气隙磁场的影响138

3.6 并列式混合励磁同步发电机的运行特性139

3.6.1 并列式混合励磁同步发电机的结构尺寸139

3.6.2 电励磁同步发电机的空载和负载特性146

3.6.3 并列式HESM运行模态的分析152

3.6.4 并列式混合励磁同步发电机中的永磁同步电机和电励磁同步电机的三种组合方式158

3.6.5 实验验证161

3.7 并列式混合励磁无刷直流发电机瞬态场仿真与实验验证164

3.7.1 空载特性165

3.7.2 外特性167

3.7.3 永磁部分与电励磁部分转子相对位置问题167

3.8 小结169

第4章 并列式混合励磁双凸极电机171

4.1 并列式混合励磁双凸极电机的结构与原理171

4.1.1 三相双凸极电机结构171

4.1.2 双凸极电机的基本概念和定义174

4.1.3 并列式混合励磁双凸极电机的数学模型177

4.2 并列式混合励磁双凸极电机的静态特性181

4.2.1 空载磁场182

4.2.2 空载磁链、感应电势、电感特性183

4.3 并列式混合励磁双凸极无刷直流发电机197

4.3.1 双凸极无刷直流发电机发电方式及运行原理198

4.3.2 电励磁双凸极无刷直流发电机的外特性和短路特性232

4.3.3 并列式混合励磁双凸极电机发电工作的运行模式237

4.3.4 混合励磁双凸极无刷直流发电机的工作特性240

4.4 并列式混合励磁双凸极无刷直流电动机的工作特性247

4.4.1 双凸极无刷直流电动机的构成247

4.4.2 双凸极无刷直流电动机的运行原理249

4.4.3 单极性PWM控制时的电流拖尾现象264

4.4.4 并列式混合励磁双凸极无刷直流电动机的机械特性和调速特性273

4.4.5 双凸极无刷直流电动机的效率特性281

4.5 小结284

参考文献288