第1章 绪论 1
1.1电机发展的背景与意义 2
1.1.1电机的发展历程 2
1.1.2现代工业发展的需求 4
1.1.3现有电机分析方法的局限性 7
1.2高性能电机的多物理场耦合 10
1.2.1高性能电机的性能分析 10
1.2.2多物理场耦合分析 11
1.2.3多物理场耦合建模与仿真难点 13
1.3国内外研究现状 17
1.3.1电机正常工况研究现状 17
1.3.2电机单一故障研究现状 18
1.3.3电机复合故障研究现状 20
1.4本书主要内容 21
1.4.1高性能电机理论基础与建模基础 21
1.4.2电机瞬态电磁场分析与故障仿真 23
1.4.3机电耦合与多物理场耦合分析 27

第2章 高性能电机基本理论 32
2.1高性能电机定义 33
2.2高性能电机分类 36
2.3高性能电机能量转换过程 46
2.3.1基本概念与简写 46
2.3.2常用的电磁定律 50
2.3.3机电能量转换核心——麦克斯韦方程组 51
2.3.4磁拉力与电磁力公式 53
2.4高性能电机电磁关键参数解析 54
2.4.1电机类型及参数 55
2.4.2定子铁芯相关参数 60
2.4.3转子铁芯相关参数 65
2.4.4定子绕组相关参数 67
2.4.5转子绕组相关参数 70

第3章 模型建立与导入 73
3.1Ansys Electronics 界面 74
3.1.1项目新建及保存 74
3.1.2Maxwell 基本运行界面 74
3.1.3项目列表常用操作 76
3.1.4Maxwell 电机仿真的一般流程 76
3.2二维建模 78
3.2.1绘制按钮 78
3.2.2编辑按钮 83
3.2.3显示设置 93
3.2.4模型绘制案例 95
3.3CAD 二维模型导入 98
3.3.1CAD 二维模型导入条件 98
3.3.2案例——在Maxwell 中导入2D 几何模型 99
3.4三维模型导入 102
3.4.1三维模型导入条件 102
3.4.2案例——在Maxwell 中导入3D 几何模型 103

第4章 RMxprt 参数化建模分析 107
4.1电机总体参数设置 108
4.2定/转子铁芯及绕组参数 111
4.3分析设置参数 116
4.4Maxwell 模型生成与运算 120
4.4.1Maxwell 二维模型生成 120
4.4.2Maxwell 模型运算 122
4.4.3结果查看 124

第5章 二维瞬态电磁分析 133
5.1瞬态电磁分析设计求解 134
5.1.1绕组添加与线圈匹配 134
5.1.2编辑外部耦合电路 135
5.1.3设置求解步 138
5.1.4校验与求解 138
5.2二维瞬态后处理与结果查看 138
5.2.1电场数据查看 139
5.2.2磁场数据查看 142
5.2.3频谱数据分析 149
5.2.4动图生成存储 152
5.2.5数据导出处理 158
5.3二维瞬态电磁场分析机械类故障模拟 164
5.3.1气隙径向静偏心模拟 166
5.3.2气隙径向动偏心模拟 172
5.3.3动静混合偏心模拟 178
5.4二维瞬态电磁场分析励磁绕组故障模拟 188
5.4.1物理模型修改设置 189
5.4.2耦合外电路设置 193
5.4.3关键参数分析结果 194
5.5二维瞬态磁热固耦合分析 198
5.5.1分析流程 198
5.5.2磁热耦合分析 199
5.5.3磁固耦合分析 203
5.5.4磁热固耦合分析 206

第6章 三维瞬态磁场分析 211
6.1正常运行的电机三维瞬态电磁场分析 212
6.1.1全模型生成设置 213
6.1.2绕组及励磁设置 214
6.1.3结果查看分析 222
6.2电机三维瞬态电磁场分析故障模拟 227
6.2.1气隙偏心故障模拟 227
6.2.2绕组匝间短路故障模拟仿真设置 239
6.2.3三维机电耦合分析 251

第7章 部件机电耦合分析 257
7.1机电耦合分析过程 258
7.2转子部件的机电耦合分析 271
7.2.1气隙偏心下转子铁芯的机电耦合分析 271
7.2.2匝间短路下转子铁芯的机电耦合分析 275
7.2.3复合故障下转子铁芯的机电耦合分析 277
7.3定子部件的机电耦合分析 279
7.3.1气隙偏心下定子铁芯的机电耦合分析 279
7.3.2匝间短路下定子铁芯的机电耦合分析 282
7.3.3复合故障下定子铁芯的机电耦合分析 285
7.4绕组部件的机电耦合分析 286
7.4.1气隙偏心下绕组的机电耦合分析 286
7.4.2匝间短路下绕组的机电耦合分析 290
7.4.3复合故障下绕组的机电耦合分析 292

第8章 部件机电磁热耦合分析 296
8.1基于电磁的损耗计算 297
8.1.1定/转子铁芯损耗 297
8.1.2绕组铜耗 298
8.1.3其他损耗 299
8.2温升计算理论 300
8.3磁热耦合分析过程 301
8.4典型故障下的磁热耦合分析 310
8.4.1短路故障下的磁热耦合分析 310
8.4.2偏心故障下的磁热耦合分析 311
8.5典型故障下的磁热固耦合计算 316
8.5.1短路故障下的磁热固耦合分析 323
8.5.2偏心故障下的磁热固耦合分析 324

参考文献 333