汽车电机及驱动技术

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2021-06
版次: 1
ISBN: 9787111675914
定价: 49.80
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 264页
字数: 387千字
  • 本书是作者在总结了汽车电机技术领域20多年的研究成果的基础上编写的。本书内容涉及电机控制电路、磁路、汽车用传统的直流电机、感应电机和新型的永磁同步电机、开关磁阻电机与双凸极电机等。书中还介绍了电力电子器件、典型功率变换器、磁性材料等专业知识,以适应车辆工程专业学生和大部分汽车行业从业人员的知识背景。本书按照汽车电机的不同分类进行介绍,在结合电动汽车的特殊应用背景介绍电动汽车驱动电机的同时,还深入浅出地介绍了起动发电机、混合励磁、轮毂电机、回馈制动等新型的电机技术。
      本书适合车辆工程等机械大类培养学科平台下的专业作为教材使用,尤其是新能源或电动汽车培养方向。另外,本书也适合作为从事新能源汽车整车开发、电机及控制系统开发与制造的工程技术人员、生产管理人员和高校相关专业师生的参考用书。
      本书配有PPT课件,免费赠送给采用本书作为教材的教师,可登录www.cmpedu.com注册下载。 前言

    常用缩略语和基本符号表

    第1章绪论1

    1.1电机在汽车中的应用1

    1.2汽车电机的发展2

    1.2.1诞生期2

    1.2.2初步繁荣期3

    1.2.3电动汽车再次复兴3

    1.3电动汽车对电机的要求及发展趋势4

    1.4电动汽车电机的分类和发展现状6

    1.4.1电动汽车电机的分类6

    1.4.2各类型汽车电机7

    1.4.3电动汽车电机的技术条件10

    1.5起动发电机的分类和研究现状11

    1.5.1起动发电机的分类11

    1.5.2起动发电机的研究现状13

    1.6电动汽车驱动方式的选择15

    思考题17

    第2章电力电子器件与能量转换电路18

    2.1汽车电力电子技术18

    2.1.1汽车电力电子技术的由来18

    2.1.2功率半导体器件的定义19

    2.1.3电力电子系统的组成20

    2.1.4功率半导体器件的分类20

    2.2功率二极管22

    2.2.1功率二极管的结构22

    2.2.2功率二极管的特性23

    2.2.3功率二极管的主要参数23

    2.3晶闸管24

    2.3.1晶闸管的结构24

    2.3.2晶闸管的工作原理25

    2.3.3晶闸管的基本特性25

    2.4电力场效应晶体管 (MOSFET)27

    2.4.1结构与工作原理27

    2.4.2工作特性28

    2.4.3主要参数与安全工作区29

    2.5绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)29

    2.5.1结构与工作原理29

    2.5.2工作特性30

    2.5.3擎住效应和安全工作区31

    2.5.4IGBT驱动电路33

    2.6功率集成电路33

    2.7DC-DC变换器36

    2.7.1DC-DC变换的基本控制思路36

    2.7.2Buck变换器38

    2.7.3Boost变换器40

    2.7.4Boost-Buck变换器41

    2.8DC-AC 无源逆变电路42

    2.8.1脉宽调制(PWM)型逆变电路基本原理42

    2.8.2正弦脉宽调制方法46

    2.8.3电流滞环控制PWM48

    思考题49

    第3章磁性材料与磁路50

    3.1磁性材料基本概念50

    3.1.1电磁基本概念50

    3.1.2磁路及其基本定理52

    3.2常用铁磁材料56

    3.2.1磁化及磁滞56

    3.2.2常用软磁材料60

    3.2.3永磁材料61

    3.2.4电机磁性材料的测试64

    3.3机电能量转换65

    3.3.1机电能量转换基本原理65

    3.3.2电感及储能66

    思考题68

    第4章汽车直流电机69

    4.1汽车直流电机的原理69

    4.2汽车直流电机的结构71

    4.2.1定子71

    4.2.2转子73

    4.2.3电枢绕组74

    4.2.4直流电机的励磁79

    4.3汽车直流电机的电磁特性79

    4.3.1直流电机的磁场79

    4.3.2直流电机的感应电动势和电磁转矩82

    4.3.3直流电机的基本方程85

    4.3.4直流电机的运行特性88

    4.4直流电动机的调速控制92

    思考题95

    第5章汽车交流电机绕组和磁场96

    5.1汽车交流电机的原理和结构96

    5.1.1电动势的产生96

    5.1.2交流电机结构97

    5.2交流电机的绕组101

    5.2.1交流绕组基本理论101

    5.2.2三相单层绕组102

    5.2.3三相双层绕组105

    5.2.4发卡绕组107

    5.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势109

    5.3.1导体的感应电动势109

    5.3.2整距线圈的感应电动势110

    5.3.3短距线圈的感应电动势111

    5.3.4线圈组的电动势111

    5.3.5相电动势和线电动势112

    5.4交流发电机工作特性113

    思考题115

    第6章汽车感应电机116

    6.1感应电机的原理和结构116

    6.1.1感应电机的工作原理116

    6.1.2感应电机的结构117

    6.1.3感应电机的结构参数119

    6.1.4感应电机的运行状态120

    6.2感应电动机的磁动势和磁场121

    6.3三相感应电动机的参数测定123

    6.3.1空载试验与励磁参数的测定123

    6.3.2堵转试验及短路参数124

    6.4功率关系、功率方程和转矩方程126

    6.4.1功率关系126

    6.4.2功率方程127

    6.4.3转矩方程127

    6.5感应电机的电磁转矩及机械特性128

    6.5.1电磁转矩的物理表达式128

    6.5.2机械特性128

    6.5.3电磁转矩的实用表达式131

    6.6感应电机的调速131

    6.6.1调速方法简介131

    6.6.2变频调速方法134

    思考题135

    第7章汽车永磁电机136

    7.1永磁无刷直流电机和永磁同步电机的对比136

    7.2永磁同步电机的基本结构与原理137

    7.2.1永磁同步电机的基本结构137

    7.2.2永磁同步电机的工作原理141

    7.2.3永磁同步电机的数学模型142

    7.3永磁同步电机的控制技术146

    7.3.1永磁同步电机变换器及控制策略146

    7.3.2磁场定向控制150

    7.3.3永磁同步电机的弱磁控制151

    7.3.4永磁同步电机的无位置传感技术153

    7.4永磁无刷直流电机的基本结构与原理159

    7.4.1永磁无刷直流电机的基本结构159

    7.4.2永磁无刷直流电机的极槽配合159

    7.4.3永磁无刷直流电机的运行原理164

    7.4.4永磁无刷直流电机的数学模型167

    7.5永磁无刷直流电机的控制技术168

    7.5.1逆变器与开关策略168

    7.5.2提前角控制170

    7.6轮毂电机技术172

    7.6.1轮毂电机的研究背景172

    7.6.2轮毂电机的研究现状173

    7.6.3轮毂电机的特点分析174

    7.7混合励磁电机技术175

    7.7.1混合励磁电机的优点175

    7.7.2混合励磁电机的研究现状176

    7.8永磁同步磁阻电机技术179

    7.8.1永磁同步磁阻电机的提出179

    7.8.2永磁同步磁阻电机的研究现状180

    思考题183

    第8章汽车磁阻类电机185

    8.1磁阻类电机概述185

    8.1.1磁阻类电机的提出185

    8.1.2磁阻类电机的分类187

    8.2开关磁阻电机的基本结构与原理188

    8.2.1开关磁阻电机的基本结构188

    8.2.2开关磁阻电机的基本原理190

    8.2.3开关磁阻电机的基本电磁原理192

    8.2.4开关磁阻电机的物理状态197

    8.2.5开关磁阻电机的数学模型199

    8.3开关磁阻电机的控制策略200

    8.3.1开关磁阻电机传动系统200

    8.3.2开关磁阻电机的控制方式201

    8.3.3开关磁阻电机的功率变换器204

    8.4双凸极电机的基本结构与原理206

    8.4.1双凸极电机的基本结构206

    8.4.2双凸极电机的磁路特性207

    8.4.3双凸极电机的原理209

    8.4.4多相双凸极电机的结构211

    8.4.5混合励磁双凸极电机的结构219

    8.4.6电励磁双凸极电机的数学模型221

    8.5双凸极电机的控制技术222

    8.5.1单相工作模式与双相工作模式222

    8.5.2双凸极电机电动发电机转换控制223

    8.5.3电励磁双凸极电动发电机系统的硬件设计228

    8.5.4系统控制器软件设计235

    思考题238

    第9章汽车电机仿真239

    9.1模型的建立239

    9.1.1模型的结构建立239

    9.1.2材料的定义及分配240

    9.1.3绕组分相情况241

    9.1.4电动汽车发卡绕组PMSM有限元模型241

    9.2电机模型的稳态场分析242

    9.2.1电机磁力线和磁通密度分布243

    9.2.2电机气隙磁密244

    9.3电机模型的瞬态场分析244

    9.3.1电机的输出转矩244

    9.3.2电机的齿槽转矩246

    9.3.3电机的反电动势及谐波246

    9.4发卡绕组与圆线绕组PMSM的热场247

    9.4.1电机热场分析方法247

    9.4.2电机热场模型的建立249

    9.4.3发卡绕组PMSM定子铁耗分析250

    9.4.4发卡绕组PMSM与圆线绕组PMSM热场对比251

    思考题254

    参考文献255
  • 内容简介:
    本书是作者在总结了汽车电机技术领域20多年的研究成果的基础上编写的。本书内容涉及电机控制电路、磁路、汽车用传统的直流电机、感应电机和新型的永磁同步电机、开关磁阻电机与双凸极电机等。书中还介绍了电力电子器件、典型功率变换器、磁性材料等专业知识,以适应车辆工程专业学生和大部分汽车行业从业人员的知识背景。本书按照汽车电机的不同分类进行介绍,在结合电动汽车的特殊应用背景介绍电动汽车驱动电机的同时,还深入浅出地介绍了起动发电机、混合励磁、轮毂电机、回馈制动等新型的电机技术。
      本书适合车辆工程等机械大类培养学科平台下的专业作为教材使用,尤其是新能源或电动汽车培养方向。另外,本书也适合作为从事新能源汽车整车开发、电机及控制系统开发与制造的工程技术人员、生产管理人员和高校相关专业师生的参考用书。
      本书配有PPT课件,免费赠送给采用本书作为教材的教师,可登录www.cmpedu.com注册下载。
  • 目录:
    前言

    常用缩略语和基本符号表

    第1章绪论1

    1.1电机在汽车中的应用1

    1.2汽车电机的发展2

    1.2.1诞生期2

    1.2.2初步繁荣期3

    1.2.3电动汽车再次复兴3

    1.3电动汽车对电机的要求及发展趋势4

    1.4电动汽车电机的分类和发展现状6

    1.4.1电动汽车电机的分类6

    1.4.2各类型汽车电机7

    1.4.3电动汽车电机的技术条件10

    1.5起动发电机的分类和研究现状11

    1.5.1起动发电机的分类11

    1.5.2起动发电机的研究现状13

    1.6电动汽车驱动方式的选择15

    思考题17

    第2章电力电子器件与能量转换电路18

    2.1汽车电力电子技术18

    2.1.1汽车电力电子技术的由来18

    2.1.2功率半导体器件的定义19

    2.1.3电力电子系统的组成20

    2.1.4功率半导体器件的分类20

    2.2功率二极管22

    2.2.1功率二极管的结构22

    2.2.2功率二极管的特性23

    2.2.3功率二极管的主要参数23

    2.3晶闸管24

    2.3.1晶闸管的结构24

    2.3.2晶闸管的工作原理25

    2.3.3晶闸管的基本特性25

    2.4电力场效应晶体管 (MOSFET)27

    2.4.1结构与工作原理27

    2.4.2工作特性28

    2.4.3主要参数与安全工作区29

    2.5绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)29

    2.5.1结构与工作原理29

    2.5.2工作特性30

    2.5.3擎住效应和安全工作区31

    2.5.4IGBT驱动电路33

    2.6功率集成电路33

    2.7DC-DC变换器36

    2.7.1DC-DC变换的基本控制思路36

    2.7.2Buck变换器38

    2.7.3Boost变换器40

    2.7.4Boost-Buck变换器41

    2.8DC-AC 无源逆变电路42

    2.8.1脉宽调制(PWM)型逆变电路基本原理42

    2.8.2正弦脉宽调制方法46

    2.8.3电流滞环控制PWM48

    思考题49

    第3章磁性材料与磁路50

    3.1磁性材料基本概念50

    3.1.1电磁基本概念50

    3.1.2磁路及其基本定理52

    3.2常用铁磁材料56

    3.2.1磁化及磁滞56

    3.2.2常用软磁材料60

    3.2.3永磁材料61

    3.2.4电机磁性材料的测试64

    3.3机电能量转换65

    3.3.1机电能量转换基本原理65

    3.3.2电感及储能66

    思考题68

    第4章汽车直流电机69

    4.1汽车直流电机的原理69

    4.2汽车直流电机的结构71

    4.2.1定子71

    4.2.2转子73

    4.2.3电枢绕组74

    4.2.4直流电机的励磁79

    4.3汽车直流电机的电磁特性79

    4.3.1直流电机的磁场79

    4.3.2直流电机的感应电动势和电磁转矩82

    4.3.3直流电机的基本方程85

    4.3.4直流电机的运行特性88

    4.4直流电动机的调速控制92

    思考题95

    第5章汽车交流电机绕组和磁场96

    5.1汽车交流电机的原理和结构96

    5.1.1电动势的产生96

    5.1.2交流电机结构97

    5.2交流电机的绕组101

    5.2.1交流绕组基本理论101

    5.2.2三相单层绕组102

    5.2.3三相双层绕组105

    5.2.4发卡绕组107

    5.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势109

    5.3.1导体的感应电动势109

    5.3.2整距线圈的感应电动势110

    5.3.3短距线圈的感应电动势111

    5.3.4线圈组的电动势111

    5.3.5相电动势和线电动势112

    5.4交流发电机工作特性113

    思考题115

    第6章汽车感应电机116

    6.1感应电机的原理和结构116

    6.1.1感应电机的工作原理116

    6.1.2感应电机的结构117

    6.1.3感应电机的结构参数119

    6.1.4感应电机的运行状态120

    6.2感应电动机的磁动势和磁场121

    6.3三相感应电动机的参数测定123

    6.3.1空载试验与励磁参数的测定123

    6.3.2堵转试验及短路参数124

    6.4功率关系、功率方程和转矩方程126

    6.4.1功率关系126

    6.4.2功率方程127

    6.4.3转矩方程127

    6.5感应电机的电磁转矩及机械特性128

    6.5.1电磁转矩的物理表达式128

    6.5.2机械特性128

    6.5.3电磁转矩的实用表达式131

    6.6感应电机的调速131

    6.6.1调速方法简介131

    6.6.2变频调速方法134

    思考题135

    第7章汽车永磁电机136

    7.1永磁无刷直流电机和永磁同步电机的对比136

    7.2永磁同步电机的基本结构与原理137

    7.2.1永磁同步电机的基本结构137

    7.2.2永磁同步电机的工作原理141

    7.2.3永磁同步电机的数学模型142

    7.3永磁同步电机的控制技术146

    7.3.1永磁同步电机变换器及控制策略146

    7.3.2磁场定向控制150

    7.3.3永磁同步电机的弱磁控制151

    7.3.4永磁同步电机的无位置传感技术153

    7.4永磁无刷直流电机的基本结构与原理159

    7.4.1永磁无刷直流电机的基本结构159

    7.4.2永磁无刷直流电机的极槽配合159

    7.4.3永磁无刷直流电机的运行原理164

    7.4.4永磁无刷直流电机的数学模型167

    7.5永磁无刷直流电机的控制技术168

    7.5.1逆变器与开关策略168

    7.5.2提前角控制170

    7.6轮毂电机技术172

    7.6.1轮毂电机的研究背景172

    7.6.2轮毂电机的研究现状173

    7.6.3轮毂电机的特点分析174

    7.7混合励磁电机技术175

    7.7.1混合励磁电机的优点175

    7.7.2混合励磁电机的研究现状176

    7.8永磁同步磁阻电机技术179

    7.8.1永磁同步磁阻电机的提出179

    7.8.2永磁同步磁阻电机的研究现状180

    思考题183

    第8章汽车磁阻类电机185

    8.1磁阻类电机概述185

    8.1.1磁阻类电机的提出185

    8.1.2磁阻类电机的分类187

    8.2开关磁阻电机的基本结构与原理188

    8.2.1开关磁阻电机的基本结构188

    8.2.2开关磁阻电机的基本原理190

    8.2.3开关磁阻电机的基本电磁原理192

    8.2.4开关磁阻电机的物理状态197

    8.2.5开关磁阻电机的数学模型199

    8.3开关磁阻电机的控制策略200

    8.3.1开关磁阻电机传动系统200

    8.3.2开关磁阻电机的控制方式201

    8.3.3开关磁阻电机的功率变换器204

    8.4双凸极电机的基本结构与原理206

    8.4.1双凸极电机的基本结构206

    8.4.2双凸极电机的磁路特性207

    8.4.3双凸极电机的原理209

    8.4.4多相双凸极电机的结构211

    8.4.5混合励磁双凸极电机的结构219

    8.4.6电励磁双凸极电机的数学模型221

    8.5双凸极电机的控制技术222

    8.5.1单相工作模式与双相工作模式222

    8.5.2双凸极电机电动发电机转换控制223

    8.5.3电励磁双凸极电动发电机系统的硬件设计228

    8.5.4系统控制器软件设计235

    思考题238

    第9章汽车电机仿真239

    9.1模型的建立239

    9.1.1模型的结构建立239

    9.1.2材料的定义及分配240

    9.1.3绕组分相情况241

    9.1.4电动汽车发卡绕组PMSM有限元模型241

    9.2电机模型的稳态场分析242

    9.2.1电机磁力线和磁通密度分布243

    9.2.2电机气隙磁密244

    9.3电机模型的瞬态场分析244

    9.3.1电机的输出转矩244

    9.3.2电机的齿槽转矩246

    9.3.3电机的反电动势及谐波246

    9.4发卡绕组与圆线绕组PMSM的热场247

    9.4.1电机热场分析方法247

    9.4.2电机热场模型的建立249

    9.4.3发卡绕组PMSM定子铁耗分析250

    9.4.4发卡绕组PMSM与圆线绕组PMSM热场对比251

    思考题254

    参考文献255
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