本书第1章介绍了目前针对磁齿轮研究的现状和存在的问题；第2章介绍了磁场调制型磁齿轮的传动机理，分析了各因素对转矩特性的影响；第3章考虑工程设计需求，建立了基于输出转矩的磁齿轮设计公式；第4章分析了影响磁齿轮损耗、效率及温度场的主要因素；第5章基于试验验证了磁齿轮的相关设计理论；第6章基于磁齿轮设计理论进行了其应用示范研究；第7章考虑磁耦合刚度分析了磁齿轮的自由振动特点；第8章考虑外部激励研究了磁齿轮的强迫响应；第9章分析了磁耦合刚度时变特性引起的参数激励；第10章研究了磁齿轮磁耦合刚度非线性引起的复杂共振现象；第11章探索了基于磁流变阻尼器的磁齿轮半主动控制。
本书的目的是为同轴式磁齿轮设计和动力学性能提高提供理论与技术基础，以推动该传动系统的工业应用和产业化进程。本书可供从事同轴式磁传动及磁场调制型复合电机、永磁电机研究或开发的科研、设计人员参考，也可为进行相关领域研究的研究生提供学习参考。

郝秀红，女，1979年出生。现为燕山大学机械工程学院教授，博士生导师。长期从事电磁集成驱动系统多场耦合理论及应用研究，主持国家自然科学基金及其他国家级、省部级、企业联合攻关课题16项，作为主研人参与国家自然科学基金、国防基础科研等项目10余项，发表学术论文50余篇，获河北省自然科学奖三等奖、国防科技进步二等奖等各类奖励8项，申请、获批国家各类专利20余项。曾多次参加大型国际/国内会议、国外讲学等学术交流活动。

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
第2章 磁场调制型磁齿轮传动机理
2.1 磁场调制型磁齿轮的工作原理
2.2 磁场调制型磁齿轮转矩解析法
2.3 磁场调制型磁齿轮转矩有限元分析法
2.4 设计参数对转矩特性的影响规律
2.5 本章小结
第3章 基于输出转矩的磁齿轮设计公式
3.1 有限元建模分析
3.2 初始径向尺寸确定
3.3 尺寸参数优化
3.4 材料参数分析
3.5 磁齿轮设计公式建立
3.6 本章小结
第4章 磁齿轮损耗、效率及温度场分析
4.1 磁齿轮损耗分析
4.2 磁齿轮损耗模型建立
4.3 影响规律分析
4.4 磁齿轮降损优化
4.5 传热原理及磁齿轮温度场参数分析
4.6 磁齿轮温度场仿真分析
4.7 磁齿轮试验样机散热分析
4.8 本章小结
第5章 磁齿轮样机试验分析
5.1 磁齿轮试验样机的结构及其改进
5.2 磁齿轮传动效率试验
5.3 磁齿轮温升试验
5.4 本章小结
第6章 永磁变速机的示范应用
6.1 概述
6.2 永磁变速机的永磁体建构
6.3 实验室性能测试
6.4 永磁变速机示范应用
6.5 永磁变速机的仿真优化
6.6 本章小结
第7章 磁场调制型磁齿轮传动系统自由振动分析
7.1 磁场调制型磁齿轮的磁耦合刚度
7.2 磁场调制型磁齿轮传动系统动力学模型及方程
7.3 磁场调制型磁齿轮传动系统模态分析
7.4 磁场调制型磁齿轮传动系统固有频率灵敏度分析
第8章 磁场调制型磁齿轮传动系统强迫振动分析
8.1 磁场调制型磁齿轮传动系统强迫振动动力学方程
8.2 磁场调制型磁齿轮传动系统强迫振动公式推导
8.3 磁场调制型磁齿轮传动系统强迫振动时域响应分析
8.4 磁场调制型磁齿轮传动系统强迫振动频域响应分析
8.5 本章小结
第9章 磁场调制型磁齿轮传动系统参数振动分析
9.1 磁场调制型磁齿轮传动系统时变磁耦合刚度
9.2 磁场调制型磁齿轮传动系统参数振动方程
9.3 磁场调制型磁齿轮传动系统参数振动方程推导
9.4 磁场调制型磁齿轮传动系统参数振动响应分析
9.5 本章小结
第10章 磁齿轮非线性系统的强迫振动分析
10.1 磁齿轮非线性系统动力学模型及方程
10.2 磁齿轮非线性系统强迫振动公式推导
10.3 磁齿轮非线性系统的传动性能分析
10.4 磁齿轮非线性系统强迫振动响应分析
10.5 磁齿轮非线性系统含1内共振时的自由振动
10.6 磁齿轮非线性系统含1内共振时的主共振
10.7 磁齿轮非线性系统含1内共振时的组合共振
10.8 本章小结
第11章 基于磁流变阻尼器的磁齿轮传动系统半主动控制
11.1 磁流变阻尼器的结构原理
11.2 旋转式磁流变阻尼器阻尼特性试验
11.3 阻尼特性试验结果分析
11.4 磁流变阻尼器力学模型
11.5 磁齿轮传动系统强迫振动动力学模型
11.6 磁齿轮传动系统振动控制方法
11.7 模糊控制理论
11.8 磁齿轮传动系统模糊PID控制
11.9 LQR-fuzzy控制
11.10 控制策略对比
11.11 本章小结
参考文献

磁齿轮传动作为机械传
动中一类特殊的存在一直备
受关注，但由于种种原因未
能在工业领域得到大规模应
用。磁场调制型同轴式磁齿
轮的出现，使这一行业的科
研人员和科技工作者又一次
燃起了希望。尽管同轴式磁
齿轮以其特殊的拓扑结构和
工作原理拥有了比以往的磁
齿轮传动更加明显的优势，
但其应用涉及的问题也相当
复杂，使其产业化充满了难
度和挑战。
本书作者及其团队自
2013年开始探索同轴式磁
齿轮的传动原理、结构设计
、动力学等方面的研究，其
主要动因有以下几个方面：
一是同轴式磁齿轮与传统磁
齿轮相比优势极其明显，几
乎可以和机械齿轮传动相媲
美，实在是永磁传动领域的
一匹黑马，吸引着无数相关
领域的研究人员。二是作为
一种新型传动机构，其设计
理论缺失、损耗和温度场等
相关问题不明，想要快速实
现其工业化，必须进行充分
的研究。三是我国稀土资源
储量丰富，由此衍生的稀土
永磁材料产业虽然十分发达
，但稀土永磁材料的社会附
加值却有待提高，如果同轴
式磁齿轮能广泛应用于工业
的各个领域，其必将在带动
绿色传动升级的同时，促进
稀土永磁材料行业的迅猛发
展，为我国高端装备发展提
供强大助力。自2001年同
轴式磁齿轮调制机理被提出
以来，该领域内的研究人员
数量迅猛提升，谢菲尔德大
学研究者们成立的
Magnomatics公司已将磁齿
轮产业化，且将以磁齿轮为
基础的伪直驱技术商业化后
逐步应用于风电、舰船驱动
和机车牵引系统，也证明了
该传动系统在工业各领域将
有光明的应用前景。
从2013年一个偶然的机
会接触到同轴式磁齿轮以来
，作为国内研究磁齿轮比较
早的团队之一，我们秉承的
是机械行业惯有的实用性原
则。作者带领研究生从事相
关方向的研究，他们的学位
论文为本书的完成提供了重
要参考从2018年开始，我
们与国家电投集团科学技术
研究院永磁团队合作进行同
轴式磁齿轮的应用化研究，
得到了他们极大的支持，磁
齿轮的应用示范也离不开他
们的坚持和各方面的投入。
本书正是作者和国家电投集
团科研技术研究院联合团队
在该领域多年的研究成果总
结。这里包括袁晓明博士的
早期探索，郝文斌、张辉等
研究生和侯书博博士对系统
的研究，罗帅、刘伟、刘瑞
霞、周钰峰、李高盛、魏立
军、吴先峰、王晋中、曹菡
、高凌宇在应用示范方面的
实践总结与研究。
本书第1章介绍了目前针
对磁齿轮研究的现状和存在
的问题；第2章介绍了磁场
调制型磁齿轮的传动机理，
分析了各因素对转矩特性的
影响；第3章考虑工程设计
需求，建立了基于输出转矩
的磁齿轮设计公式；第4章
分析了影响磁齿轮损耗、效
率及温度场的主要因素；第
5章基于试验验证了磁齿轮
的相关设计理论；第6章基
于磁齿轮设计理论进行了其
应用示范研究；第7章考虑
磁耦合刚度分析了磁齿轮的
自由振动特点；第8章考虑
外部激励研究了磁齿轮的强
迫响应；第9章分析了磁耦
合刚度时变特性引起的参数
激励；第10章研究了磁齿轮
磁耦合刚度非线性引起的复
杂共振现象；第11章探索了
基于磁流变阻尼器的磁齿轮
半主动控制。
本书的目的是为同轴式
磁齿轮设计和动力学性能提
高提供理论与技术基础，以
推动该传动系统的工业应用
和产业化进程。本书可供从
事同轴式磁传动及磁场调制
型复合电机、永磁电机研究
或开发的科研、设计人员参
考，也可为进行相关领域研
究的研究生提供学习参考。
本书在编写过程中，得到了
许多同事和研究生、国家电
投集团科学技术研究院同行
的帮助和支持，在此表示衷
心的感谢。
由于作者学识、时间有
限，加上磁场调制型磁齿轮
作为一种新型传动相关理论
还不太成熟，新问题也在被
不断挖掘，本书难免存在疏
漏之处，恳请读者批评指正
。
作者