《電機(jī)電磁場的分析與計(jì)算》共8章，內(nèi)容分成四部分。第一部分（第1章和第3章）主要闡明恒定磁場和似恒電磁場的基本理論，包括電磁場的基本方程和分界面條件、定解條件的建立，各種電磁位的引入等。第二部分（第2章和第4章）說明恒定和似恒電磁場的解析解法，并用電機(jī)中的一系列典型問題說明幾種主要的求解方法及其求解步驟。第三部分（第5章、第6章和第7章）說明數(shù)值解法（有限單元法和有限差分法）的理論基礎(chǔ)和實(shí)施，并用電機(jī)中的一些具體例子說明其應(yīng)用。第四部分（第8章）是有限單元法在解決交流電機(jī)的一些整機(jī)性的實(shí)際電磁場問題中的應(yīng)用，其中許多內(nèi)容是作者所領(lǐng)導(dǎo)的課題組在多年的科研工作中所取得的研究成果。
《電機(jī)電磁場的分析與計(jì)算》是高等學(xué)校電氣工程系的研究生教材，也可供高等學(xué)校有關(guān)教師以及電機(jī)方面的科研和工程技術(shù)人員作為參考用書。
關(guān)于電機(jī)電磁場方面的著作，國內(nèi)已出版過幾本，但是多數(shù)屬于專著；有的篇幅較大，有的內(nèi)容較深，且絕大多數(shù)已經(jīng)不再出版。為了研究生的教學(xué)需要，有必要編寫一本篇幅和深度適中，兼顧基本理論和實(shí)際應(yīng)用的教材。本書就是為了滿足這一需要而編寫的。
本書的特點(diǎn)是：
1.對恒定和似恒電磁場的基本理論，包括基本方程和各種電磁位的導(dǎo)出，邊值問題的唯一性和求解方法，有較為完整的闡述。這些內(nèi)容，無論對解析解法還是數(shù)值解法，都是一個(gè)基礎(chǔ)，所以很重要。
2.對電機(jī)中很多經(jīng)典問題的解析解法，進(jìn)行了詳細(xì)的說明；包括控制方程和邊界條件的確定，采用哪種方法求解，特解和通解的得出，任意常數(shù)的確定等，使讀者在解決其他類似問題時(shí)有所遵循。
3.對恒定和似恒電磁場的數(shù)值解法，包括網(wǎng)格剖分、插值函數(shù)的建立，控制方程和有關(guān)泛函的離散，第一類邊界條件和周期性邊界條件的引入，差分或有限元方程組的建立和求解等，作出了較為詳細(xì)的推導(dǎo)和說明，使讀者對有限元法和有限差分法的建立和實(shí)施，有一個(gè)清晰而具體的了解。
4.用數(shù)值法對電機(jī)內(nèi)許多局部的磁場問題（槽內(nèi)磁場，氣隙磁場等），以及定、轉(zhuǎn)子橫截面內(nèi)的整體磁場分布進(jìn)行了計(jì)算，使讀者初步熟悉計(jì)及磁飽和與集膚效應(yīng)時(shí)，激磁電流、雜散損耗、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)時(shí)的各個(gè)電抗及其飽和值，以及運(yùn)行性能的計(jì)算方法。
湯蘊(yùn)璆，江蘇溧陽人，1932年生。哈爾濱理工大學(xué)（原哈爾濱電工學(xué)院）教授，中國電工技術(shù)學(xué)會名譽(yù)理事。1953年畢業(yè)子?xùn)|北工學(xué)院，1955年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究生班。1955，1962年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)任講師，1962-1978年任副教授，1979年在哈爾濱電工學(xué)院任教授至今。長期從事電機(jī)專業(yè)的教學(xué)和科研工作。主要研究領(lǐng)域?yàn)椋弘姍C(jī)理論和機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理，交流電機(jī)的動態(tài)分析，電機(jī)電磁場的分析和計(jì)算。
梁艷萍，1963年生，哈爾濱理工大學(xué)教授，博士，國際電磁計(jì)算學(xué)會會員，中國電工技術(shù)學(xué)會理論電工專業(yè)委員會委員，中國電機(jī)工程學(xué)會大電機(jī)專業(yè)委員會委員。1988年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位，2005年于哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲博士學(xué)位。多年來一直從事電機(jī)與電器專業(yè)的教學(xué)與科研工作，主要研究方向：交流電機(jī)動態(tài)分析、電機(jī)理論與電磁設(shè)計(jì)、電機(jī)電磁場數(shù)值計(jì)算與分析。先后完成國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，省部級重大項(xiàng)目，國防預(yù)研項(xiàng)目，省攻關(guān)項(xiàng)目及企業(yè)委托項(xiàng)目等多項(xiàng)研究工作，獲省部級獎勵4項(xiàng)。
前言
第1章 恒定磁場的基本理論1
1.1 恒定磁場的基本方程1
1.2 標(biāo)量磁位和向量磁位5
1.3 恒定磁場的分界面條件10
1.4 恒定磁場問題的定解條件14
1.5 恒定磁場中的磁場能量和直流電感15
小結(jié)16
參考文獻(xiàn)18
第2章 恒定磁場的解析解法19
2.1 無界空間中恒定磁場的計(jì)算19
2.2 鏡像法27
2.3 具有鐵磁邊界時(shí)二維拉普拉斯方程的直接求解36
2.4 主極磁場正弦分布時(shí)凸極同步發(fā)電機(jī)的極靴外形39
2.5 定子正弦磁動勢在均勻氣隙內(nèi)所產(chǎn)生的磁場41
2.6 氣隙磁場正弦分布時(shí)三相感應(yīng)電動機(jī)空載時(shí)的轉(zhuǎn)子磁場43
2.7 線電流在氣隙中所產(chǎn)生的磁場45
2.8 具有鐵磁邊界時(shí)泊松方程的解法51
2.9 半閉口圓形槽內(nèi)載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的磁場52
2.10 單重傅里葉級數(shù)法——變壓器的漏磁場和漏抗56
2.11 用雙重傅里葉級數(shù)法求解泊松方程62
小結(jié)65
參考文獻(xiàn)66
第3章 時(shí)變電磁場的基本理論68
3.1 靜止介質(zhì)中的麥克斯韋方程68
3.2 渦流方程和波動方程72
3.3 時(shí)變電磁場中的電磁位74
3.4 似恒電磁場的分界面條件80
3.5 似恒電磁場的定解條件83
3.6 時(shí)變電磁場的能量及其轉(zhuǎn)化84
3.7 運(yùn)動介質(zhì)中的電磁場方程87
小結(jié)88
參考文獻(xiàn)89
第4章 似恒電磁場的解析解法91
4.1 表面有正弦磁場激勵時(shí)半無限大導(dǎo)體內(nèi)的電磁場91
4.2 薄長金屬板中的正弦電磁場93
4.3 矩形開口槽內(nèi)導(dǎo)體通有正弦電流時(shí)的集膚效應(yīng)99
4.4 槽內(nèi)空心載流導(dǎo)體中的電流集膚效應(yīng)105
4.5 疊片鐵心的片間渦流108
4.6 處于二維正弦磁場中矩形導(dǎo)體內(nèi)的渦流和渦流損耗113
4.7 圓形半閉口槽內(nèi)導(dǎo)條通有正弦電流時(shí)的集膚效應(yīng)119
4.8 用疊加法計(jì)算渦流損耗122
4.9 隱極交流電機(jī)的氣隙磁場和能量流傳126
4.10 表面突加階躍磁場時(shí)半無限大導(dǎo)體內(nèi)磁場的建立132
4.11 薄長鋼片中恒定磁場的建立和衰減134
4.12 矩形實(shí)心鐵心中恒定磁場的建立和衰減138
小結(jié)141
參考文獻(xiàn)142
第5章 電磁場問題的數(shù)值解法——有限差分法144
5.1 差分、差商和截?cái)嗾`差144
5.2 二維拉普拉斯方程的差分離散148
5.3 電樞開槽時(shí)氣隙磁場的分布152
5.4 泊松方程和準(zhǔn)泊松方程的差分離散154
5.5 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的非線性磁場157
5.6 正弦渦流方程的差分離散162
5.7 瞬態(tài)渦流方程的差分離散163
小結(jié)167
參考文獻(xiàn)167
第6章 二維磁場問題的有限元解法169
6.1 有限單元法的基本思想和實(shí)施步驟169
6.2 變分法初步170
6.3 二維泊松方程混合邊值問題的變分表述175
6.4 單元剖分和單元的插值函數(shù)179
6.5 泛函的離散和有限元方程的形成188
6.6 定、轉(zhuǎn)子單邊開槽時(shí)氣隙的比磁導(dǎo)203
6.7 槽內(nèi)載流導(dǎo)體所生的磁場209
6.8 二維準(zhǔn)泊松方程混合邊值問題的有限元解法211
6.9 周期性邊界條件的處理214
6.10 凸極同步電機(jī)空載磁場的有限元計(jì)算218
6.11 二階三角元221
6.12 加權(quán)余量法228
6.13 二維正弦渦流場的有限元解法231
6.14 刀形槽內(nèi)導(dǎo)條通有正弦電流時(shí)的集膚效應(yīng)237
6.15 二維非線性渦流場的有限元解法240
小結(jié)243
參考文獻(xiàn)245
第7章 三維恒定和似恒電磁場的有限元解法247
7.1 三維有限元分析時(shí)常用的單元及其形狀函數(shù)247
7.2 三維恒定無旋磁場的有限元解法252
7.3 三維恒定旋度磁場的邊值問題259
7.4 向量泊松方程邊值問題的有限元解法263
7.5 旋度旋度方程邊值問題的有限元解法274
7.6 三維正弦渦流場的A，φ表述280
7.7 A，φ法的有限元離散286
小結(jié)300
參考文獻(xiàn)301
第8章 交流電機(jī)內(nèi)的電磁場問題304
8.1 籠型感應(yīng)電動機(jī)起動時(shí)磁場和起動性能的有限元計(jì)算304
8.2 大型凸極同步電機(jī)主極和電樞磁場的波形系數(shù)310
8.3 同步發(fā)電機(jī)額定勵磁電流的有限元計(jì)算320
8.4 飽和同步電抗的有限元計(jì)算325
8.5 瞬態(tài)電抗的有限元計(jì)算330
8.6 實(shí)心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的準(zhǔn)三維分析344
8.7 汽輪發(fā)電機(jī)端部磁場計(jì)算簡介355
參考文獻(xiàn)359
附錄363
附錄A 向量分析公式363
附錄B 恒定和似恒電磁場邊值問題的唯一性364
不隨時(shí)間而變化的電流稱為恒定電流，在恒定電流周圍將形成恒定磁場（亦稱為靜態(tài)磁場）。電機(jī)內(nèi)的許多電磁場問題（例如氣隙磁場，不計(jì)集膚效應(yīng)時(shí)槽內(nèi)載流導(dǎo)體所生的漏磁場，變壓器一次和二次繞組的漏磁場等），都可以作為恒定磁場問題來研究。
本章首先說明恒定磁場的基本方程，然后根據(jù)場的不同類型，先引入標(biāo)量磁位，再引入向量磁位，并導(dǎo)出其所滿足的微分方程；接著討論恒定磁場的分界面條件；最后對恒定磁場問題的定解條件作一簡介，對直流電感作一簡單說明。
1.1 恒定磁場的基本方程
恒定磁場的特點(diǎn)是，磁場在空間的分布是恒定的，不隨時(shí)間而變化，因此磁場不會產(chǎn)生感應(yīng)電場，于是磁場和電場可以分別加以研究。
恒定磁場的大小和分布，可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度B（亦稱磁通密度）或磁場強(qiáng)度H來描述。實(shí)驗(yàn)證明，在恒定磁場中，磁場強(qiáng)度D遵守安培環(huán)路定律；磁感應(yīng)強(qiáng)度B遵守磁通連續(xù)性定律。下面對這兩條定律作一簡要說明。
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