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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 涡流制动电磁机构的主要研究方法 3

1.2.1 研究涡流制动电磁机构的主要方法 3

1.2.2 涡流制动电磁场的主要计算方法 4

1.2.3 现有电磁机构研究方法的局限性 5

1.3 涡流制动电磁机理及制动力矩模型研究的主要内容 6

1.3.1 涡流制动机理研究 6

1.3.2 制动力矩模型研究 6

第2章 涡流感应电场叠加的电磁场计算体系框架 10

2.1 电磁场基本特性分析及研究方法确定 10

2.2 通过麦克斯韦（Maxwell）方程组分析电磁场基本关系 12

2.3 麦克斯韦（Maxwell）方程组中各个方程的实用性分析 14

2.4 涡流感应电场叠加的电磁场计算方法论证 15

2.5 表述涡流电磁场的控制方程 18

2.6 建立涡流电磁场求解体系框架和解算步骤 19

第3章 针对涡流电磁场特性的电磁场强度求解方法 23

3.1 电磁场计算方法研究基础和现状 23

3.1.1 基于磁路法设计磁场参数的基本特点 23

3.1.2 电磁场主要数值计算方法分析 25

3.2 涡流电磁场特性与解算方式的可行性分析 27

3.3 拉普拉斯方程求解方法的一般意义 29

3.4 基于亥姆霍兹（Helmholtz）方程求解的计算方法特点 29

3.5 采用基因遗传算法结合Powell优化法确定待定系数 30

第4章 涡流电磁场的数值求解过程及相关因素的变化规律 35

4.1 涡流电磁场的数值求解过程 35

4.2 微分方程的定解条件 39

4.3 场域离散成有限单元 41

4.3.1 变分法的区域离散化 41

4.3.2 加权余量法的区域离散化 45

4.4 二维模型与三维模型仿真计算差异分析 51

4.4.1 结构模型的建立和算法 51

4.4.2 二维电磁场中磁感应强度垂直分量与圆周面磁场强度分析 51

4.4.2.1 定义物理尺寸 51

4.4.2.2 定义模型区域材料特性 52

4.4.2.3 划分网格 52

4.4.2.4 加载边界条件和载荷 52

4.4.2.5 计算求解和后处理 53

4.4.2.6 建立动态旋转感应盘电磁场模型 53

4.4.3 二维电磁场直径截面的磁场强度分析 57

4.4.4 二维与三维电磁场仿真计算结果比较分析 59

第5章 涡流制动力计算模型分析 64

5.1 涡流制动原理及电磁场洛仑兹（Lorentz）力分析 64

5.2 电磁场开尔文（Kelvin）力推导与磁导率论证 67

5.3 能量平衡公式计算制动力 71

5.4 典型的涡流制动力计算方法分析 73

第6章 基于库仑规范和洛仑兹规范的电磁机构解析模型及计算方法 78

6.1 变化的涡流电磁场模型分析 78

6.2 涡流制动电磁机构解析计算模型 81

6.3 涡流制动感应盘电磁场强度计算 85

6.3.1 折线法推解电磁场强度 85

6.3.2 参数方程法推解电磁场强度 86

6.4 感应盘涡流分布分析 93

6.5 涡流的趋肤效应和透入深度 93

6.6 涡流电磁铁线圈产生的阻抗分析 94

6.7 涡流制动力矩计算方法 99

第7章 涡流制动器电磁作用下的温度影响分析 104

7.1 涡流制动转盘传热方式 104

7.2 涡流制动器转盘温度场模型 105

7.3 热源强度、边界条件和初始条件的确定 106

7.3.1 内热源强度 106

7.3.2 等效表面对流换热系数 107

7.3.3 边界条件和初始条件 107

7.3.4 网格划分 108

7.4 模型求解 108

7.5 温升对电磁材料的参数影响 109

第8章 涡流制动器制动力计算和试验结果比较分析 112

8.1 涡流制动器的形式和结构 112

8.2 涡流制动力计算分析 113

8.3 电磁机构主要参数对制动力的影响 116

8.3.1 电磁铁电流大小和磁极排列的影响 116

8.3.2 电磁机构气隙与转盘厚度的影响 117

8.3.3 电磁材料影响 119

8.4 温升对制动力的影响 121

8.5 涡流制动器台架试验项目和试验方法 121

第9章 总结与展望 126

9.1 涡流制动器电磁场研究工作总结 126

9.2 涡流制动器电磁场研究工作展望 127

附录 电磁机构设计的基础理论体系 128

1 电磁机构设计的基础理论体系框架 128

2 电磁保守场及其数学描述 129

2.1 保守场与矢量函数的概念 129

2.2 矢量场的散度和旋度 129

2.3 标量电位和矢量磁位 131

3 电磁场常用的铁磁介质及其特性 131

3.1 常用的铁磁介质 131

3.2 铁磁介质的磁化 132

3.3 磁滞回线 133

3.4 铁磁材料和材料工作点 133

3.5 磁化曲线解析表示法 135

4 基于磁路法磁场参数设计方法 135

5 应用于涡流电磁场的主要数值计算方法 137

5.1 积分方程法 138

5.2 矩量法 138

5.3 边界元法 138

5.4 有限差分法 138

5.5 有限元法 139

5.6 加权余量法 143

5.7 时域有限差分法 144

5.8 电磁场计算软件简介 144

6 电磁场计算方法的变化发展分析 145

6.1 有限元法技术发展分析 145

6.2 多场耦合问题探讨 146

6.3 电磁机构瞬变过程的求解方法 147

6.4 解析和数值方法组合－半解析数值方法 148

6.5 非线性电磁场解决方法 148

6.6 工程材料电磁特性精细化模拟 148

6.7 吸收相关学科的成果改进计算方法 148

6.8 电磁场计算方法难以解决的问题 149