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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。
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前言常用缩略语和基本符号表第1章绪论11.1电机在汽车中的应用11.2汽车电机的发展21.2.1诞生期21.2.2初步繁荣期31.2.3电动汽车再次复兴31.3电动汽车对电机的要求及发展趋势41.4电动汽车电机的分类和发展现状61.4.1电动汽车电机的分类61.4.2各类型汽车电机71.4.3电动汽车电机的技术条件101.5起动发电机的分类和研究现状111.5.1起动发电机的分类111.5.2起动发电机的研究现状131.6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182.1汽车电力电子技术182.1.1汽车电力电子技术的由来182.1.2功率半导体器件的定义192.1.3电力电子系统的组成202.1.4功率半导体器件的分类202.2功率二极管222.2.1功率二极管的结构222.2.2功率二极管的特性232.2.3功率二极管的主要参数232.3晶闸管242.3.1晶闸管的结构242.3.2晶闸管的工作原理252.3.3晶闸管的基本特性252.4电力场效应晶体管 （MOSFET）272.4.1结构与工作原理272.4.2工作特性282.4.3主要参数与安全工作区292.5绝缘栅双极型晶体管 （IGBT）292.5.1结构与工作原理292.5.2工作特性302.5.3擎住效应和安全工作区312.5.4IGBT驱动电路332.6功率集成电路332.7DC-DC变换器362.7.1DC-DC变换的基本控制思路362.7.2Buck变换器382.7.3Boost变换器402.7.4Boost-Buck变换器412.8DC-AC 无源逆变电路422.8.1脉宽调制（PWM）型逆变电路基本原理422.8.2正弦脉宽调制方法462.8.3电流滞环控制PWM48思考题49第3章磁性材料与磁路503.1磁性材料基本概念503.1.1电磁基本概念503.1.2磁路及其基本定理523.2常用铁磁材料563.2.1磁化及磁滞563.2.2常用软磁材料603.2.3永磁材料613.2.4电机磁性材料的测试643.3机电能量转换653.3.1机电能量转换基本原理653.3.2电感及储能66思考题68第4章汽车直流电机694.1汽车直流电机的原理694.2汽车直流电机的结构714.2.1定子714.2.2转子734.2.3电枢绕组744.2.4直流电机的励磁794.3汽车直流电机的电磁特性794.3.1直流电机的磁场794.3.2直流电机的感应电动势和电磁转矩824.3.3直流电机的基本方程854.3.4直流电机的运行特性884.4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965.1汽车交流电机的原理和结构965.1.1电动势的产生965.1.2交流电机结构975.2交流电机的绕组1015.2.1交流绕组基本理论1015.2.2三相单层绕组1025.2.3三相双层绕组1055.2.4发卡绕组1075.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势1095.3.1导体的感应电动势1095.3.2整距线圈的感应电动势1105.3.3短距线圈的感应电动势1115.3.4线圈组的电动势1115.3.5相电动势和线电动势1125.4交流发电机工作特性113思考题115第6章汽车感应电机1166.1感应电机的原理和结构1166.1.1感应电机的工作原理1166.1.2感应电机的结构1176.1.3感应电机的结构参数1196.1.4感应电机的运行状态1206.2感应电动机的磁动势和磁场1216.3三相感应电动机的参数测定1236.3.1空载试验与励磁参数的测定1236.3.2堵转试验及短路参数1246.4功率关系、功率方程和转矩方程1266.4.1功率关系1266.4.2功率方程1276.4.3转矩方程1276.5感应电机的电磁转矩及机械特性1286.5.1电磁转矩的物理表达式1286.5.2机械特性1286.5.3电磁转矩的实用表达式1316.6感应电机的调速1316.6.1调速方法简介1316.6.2变频调速方法134思考题135第7章汽车永磁电机1367.1永磁无刷直流电机和永磁同步电机的对比1367.2永磁同步电机的基本结构与原理1377.2.1永磁同步电机的基本结构1377.2.2永磁同步电机的工作原理1417.2.3永磁同步电机的数学模型1427.3永磁同步电机的控制技术1467.3.1永磁同步电机变换器及控制策略1467.3.2磁场定向控制1507.3.3永磁同步电机的弱磁控制1517.3.4永磁同步电机的无位置传感技术1537.4永磁无刷直流电机的基本结构与原理1597.4.1永磁无刷直流电机的基本结构1597.4.2永磁无刷直流电机的极槽配合1597.4.3永磁无刷直流电机的运行原理1647.4.4永磁无刷直流电机的数学模型1677.5永磁无刷直流电机的控制技术1687.5.1逆变器与开关策略1687.5.2提前角控制1707.6轮毂电机技术1727.6.1轮毂电机的研究背景1727.6.2轮毂电机的研究现状1737.6.3轮毂电机的特点分析1747.7混合励磁电机技术1757.7.1混合励磁电机的优点1757.7.2混合励磁电机的研究现状1767.8永磁同步磁阻电机技术1797.8.1永磁同步磁阻电机的提出1797.8.2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1858.1磁阻类电机概述1858.1.1磁阻类电机的提出1858.1.2磁阻类电机的分类1878.2开关磁阻电机的基本结构与原理1888.2.1开关磁阻电机的基本结构1888.2.2开关磁阻电机的基本原理1908.2.3开关磁阻电机的基本电磁原理1928.2.4开关磁阻电机的物理状态1978.2.5开关磁阻电机的数学模型1998.3开关磁阻电机的控制策略2008.3.1开关磁阻电机传动系统2008.3.2开关磁阻电机的控制方式2018.3.3开关磁阻电机的功率变换器2048.4双凸极电机的基本结构与原理2068.4.1双凸极电机的基本结构2068.4.2双凸极电机的磁路特性2078.4.3双凸极电机的原理2098.4.4多相双凸极电机的结构2118.4.5混合励磁双凸极电机的结构2198.4.6电励磁双凸极电机的数学模型2218.5双凸极电机的控制技术2228.5.1单相工作模式与双相工作模式2228.5.2双凸极电机电动发电机转换控制2238.5.3电励磁双凸极电动发电机系统的硬件设计2288.5.4系统控制器软件设计235思考题238第9章汽车电机仿真2399.1模型的建立2399.1.1模型的结构建立2399.1.2材料的定义及分配2409.1.3绕组分相情况2419.1.4电动汽车发卡绕组PMSM有限元模型2419.2电机模型的稳态场分析2429.2.1电机磁力线和磁通密度分布2439.2.2电机气隙磁密2449.3电机模型的瞬态场分析2449.3.1电机的输出转矩2449.3.2电机的齿槽转矩2469.3.3电机的反电动势及谐波2469.4发卡绕组与圆线绕组PMSM的热场2479.4.1电机热场分析方法2479.4.2电机热场模型的建立2499.4.3发卡绕组PMSM定子铁耗分析2509.4.4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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近年来，受到源危机和环境问题的影响，电动汽车在各国的重视程度不断提升。在我国，从汽车行业节能减排趋势看，发展电动汽车是促进社会可持续发展、汽车技术进步与产业升级的必然选择，也是各级政府和汽车行业人员的共识。随着电动汽车技术的快速发展，电气化驱动系统代替机械驱动系统成为提高汽车性能的重要手段，因而汽车电机系统也成了汽车尤其是电动汽车驱动系统的核心关键部件。由于电动汽车电机需要在宽转速、变负载工况下具备高效率、高功率密度、高可靠性的特点，因此不能直接应用传统的电机技术。与工业用传统电机领域相比较，驱动电机系统在电动汽车中应用工况极为严苛，对效率、功率密度、宽转速运行范围、动态响应等有着特殊的要求。目前传统的电机教材尚不能针对上述区别进行专门的编写。同时越来越多的车辆工程专业开始开设汽车电机课程，但这些专业没有系统地学习电力电子、电磁学等基础知识，因此迫切需要编写一本适合新能源汽车专业方向使用的汽车电机教材。本书就是为了电动汽车这一新兴产业的新工科教育而编写的。本书的内容既有较深的理论性，又有较强的工程性，在学习的时候应当注意以下几点：1）要清楚各种电机的基本结构，以及这些结构的主要作用。2）注意磁场的分布，这是电机具体运行原理的根本。3）要学会推导基本的公式，应当熟悉基本的电磁定律、运动方程和力学定律。4）如果需要深入研究的话，需要认真分析绕组的绕法及其磁动势、等效电路、等效磁路、热场、损耗、力学以及电机的特性分析等。5）本门学科来自于实践，最终也应用于实践，因此学习时应注重实践，理论联系实际。本书由山东理工大学史立伟、尹红彬和吉林大学雷雨龙任主编，参加编写的还有张学义、扈建龙、韩震、张秀才、臧利国。山东理工大学一直十分重视汽车电机技术的研究。学校所在的淄博市从1951年开始研发生产汽车起动机和发电机，具有较为完整的汽车电机产业链。2011年淄博市人民政府联合山东理工大学建立了新能源汽车研究院，2013年由山东理工大学牵头成立了山东省高校新能源汽车协同创新中心，2018年机械工程（含车辆工程）获批山东省重点建设“一流学科”，2019年车辆工程专业被列为国家一流专业建设点，上述平台为汽车电机的研究提供了良好的基础。汽车电机产业宽广如大海、汽车电机技术高深如夜空，编者只是助推汽车电机技术进步的普通分子，疏漏和错误在所难免，在此恳请读者批评指正。本书能得以完成，首先要感谢全体作者的家庭成员，他们一直坚定地支持并默默地奉献；其次要感谢出版社和单位各级领导和老师的关心和支持；最后要感谢具名和没有具名的参考文献作者，以及山东理工大学汽车电气技术研究院所有工作人员。由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。编者
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