微特電機(2015年中國電力出版社出版的圖書)

《微特電機》是2015年中國電力出版社出版的圖書，作者是莫會成，本書系統地介紹了各種微特電機運行原理、性能特點和設計方法等內容。

基本介紹

• 書名：微特電機
• 作者：莫會成
• 出版社：中國電力出版社
• 出版時間：2015年9月1日
• ISBN：9787512380080 

內容簡介

《微特電機》系統地介紹了各種微特電機運行原理、性能特點和設計方法等內容。全書共分三篇：上篇介紹通用基礎理論，分別從電磁理論基礎、磁路分析與永磁磁路、交流繞組基礎、損耗與發熱、振動、噪聲與電磁兼容、電機常用分析方法等方面進行詳細講述；中篇介紹伺服與控制電機，從電氣伺服驅動系統的共性問題出發，主要講述了永磁直流電動機、永磁交流伺服電動機、感應伺服電動機、開關磁阻電機、步進電動機和感測器等；下篇介紹驅動與特種電機，主要講述同步電機、單相電機、交直流兩用電動機、直線電機、磁滯電動機、超音波電機等。

本書內容新穎豐富，涵蓋面廣，水平較高，實用性強，對從事微特電機設計、研發、管理和銷售等相關人員在理論和實踐上都有一定指導作用，還可作為電氣工程師和相關領域工程技術人員以及高等院校相關專業師生的參考書。

圖書目錄

前言

上篇　通用基礎理論

第1章　電磁理論基礎 3

1．1　磁場中的幾個基本物理量 3

1．2　麥克斯韋方程組 4

1．3　電磁感應定律 5

1．4　洛倫茲力與電磁轉矩 8

第2章　磁路分析與永磁磁路 10

2．1　鐵磁材料 10

2．2　永磁材料 12

2．3　磁路基本定律 25

2．4　永磁磁路的分析與計算 28

第3章　交流繞組基礎 36

3．2　幾種常見的交流繞組 38

3．3　正弦磁場下交流繞組的感應電動勢 42

3．4　諧波電動勢及其削弱方法 45

3．5　正弦電流時交流繞組的磁動勢 48

第4章　電機的損耗與發熱 57

4．1　能量守恆原理 57

4．2　損耗分析 57

4．3　電力電子供電下損耗的修正 62

4．4　電機的發熱 64

4．5　微特電機的冷卻與工作制 75

第5章　電機的振動、噪聲與電磁兼容 78

5．1　電機振動 78

5．2　電機噪聲 80

5．3　電機的電磁兼容 89

第6章　電機常用分析方法簡述 104

6．1　電機分析的一般過程 104

6．2　電機常用動態分析方法 106

6．3　坐標變換 109

6．4　常用的坐標系和坐標變換 112

6．5　電機的電磁場 117

6．6　電機中的物理“場”和電機中的多種“路” 128

中篇　伺服與控制電機

第7章　電氣伺服系統概述 135

7．1　概念與分類 135

7．2　基本特性參數 138

7．3　交流伺服系統的ＰＷＭ 控制技術 143

7．4　伺服電動機轉矩波動 160

7．5　伺服系統常用的控制策略 165

第8章　永磁直流電動機 171

8．1　概述 171

8．2　工作原理和結構 171

8．3　基本方程和運行特性 178

8．4　電樞反應 183

8．5　調速及控制方法 184

8．6　換向分析 186

8．7　設計概要 193

8．7．1　額定數據和指標體系 193

8．7．2　設計要點 194

8．8　永磁直流力矩電動機 199

8．9　幾種無鐵心永磁直流伺服電動機 205

第9章　永磁交流伺服電動機 210

9．1　電機基本結構 210

9．1．1　電機結構 210

9．1．2　電樞繞組型式 210

9．1．3　轉子結構 211

9．1．3．1　表貼式轉子結構 211

9．1．3．2　內置式轉子結構 212

9．1．3．3　混合式轉子結構 213

9．2　永磁無刷直流電動機 214

9．2．1　系統構成 214

9．2．2　工作原理 215

9．2．3　性能分析 218

9．2．3．1　參數與穩態特性 218

9．2．3．2　動態模型與動態模擬 220

9．2．3．3　電樞反應 221

9．2．4　轉矩波動 222

9．2．4．1　定義與原因 222

9．2．4．2　換相與轉矩脈動 223

9．2．5　無刷電機的運行模式 226

9．2．5．1　開環運行 227

9．2．5．2　轉矩控制模式 227

9．2．5．3　速度控制模式 227

9．2．5．4　位置控制模式 228

5

9．2．5．5　常用無感測器位置檢測方法簡介 228

9．3　方波驅動與正弦波驅動比較 229

9．3．1　基本概念 229

9．3．2　轉矩與反電動勢常數 230

9．3．3　轉矩密度與功率密度 232

9．3．4　轉矩波動 233

9．4　永磁交流伺服電動機的動態模型 233

9．4．1　三相系統下的數學模型 233

9．4．2　兩相坐標系下的動態模型 237

9．4．2．1　αβ0坐標系中的動態模型 237

9．4．2．2　ｄｑ0坐標系中的動態模型 239

9．4．3　電磁功率和電磁轉矩 241

9．5　永磁交流伺服電機的矢量控制 244

9．5．1　電壓極限圓與電流極限圓 244

9．5．2　恆轉矩軌跡與最大轉矩／電流軌跡 245

9．5．3　犻ｄ＝0控制 246

9．5．4　ｃｏｓφ＝1控制 246

9．5．5　最大轉矩／電流比控制 247

9．5．6　弱磁控制 248

9．5．7　不同控制策略下的機械特性 250

9．5．8　永磁交流伺服系統基本構成 250

9．6　永磁交流伺服電機直接轉矩控制 252

9．6．1　轉矩生成與控制 252

9．6．2　電壓矢量與磁鏈軌跡 253

9．6．3　滯環控制與系統 255

9．6．3．1　滯環比較器控制 255

9．6．3．2　控制系統 257

9．6．4　磁鏈和轉矩估計 257

9．6．5　直接轉矩控制與矢量控制 259

9．7　永磁交流伺服電機實踐與設計特點 260

9．7．1　確定任務目標 260

9．7．2　方案與設計特點 261

第10章　分數槽集中繞組伺服電動機 266

10．1　概述 266

10．1．1　定義 266

10．1．2　分數槽電機的優點 266

10．2　分數槽電機的約束條件和極槽配合 267

10．2．1　分數槽電機極槽約束條件 267

10．2．2　分數槽電機極槽配合的選擇 268

10．3　繞組係數和繞組磁動勢分析 272

10．3．2　繞組磁動勢分析 276

10．4　齒槽轉矩分析 282

10．4．1　齒槽轉矩的性質及其產生規律 282

10．4．2　齒槽轉矩分析及削弱方法 282

10．4．2．1　齒槽轉矩分析 282

10．4．2．2　齒槽轉矩的削弱方法 284

10．5　不平衡磁拉力分析 288

10．5．1　不平衡磁拉力產生的原因 288

10．5．2　靜態（空載）ＵＭＰ 289

10．5．3　動態（負載）ＵＭＰ 291

10．5．4　產生ＵＭＰ的規律 294

10．6　需要進一步分析討論的問題 294

第11章　感應電動機伺服控制系統 296

11．1　伺服控制方法概述 296

11．1．1　控制方法簡介 296

11．1．2　控制方法分析比較 297

11．2　標量控制技術 299

11．2．1　變壓變頻控制技術 299

11．2．1．1　控制原理 299

11．2．1．2　機械特性 300

6

11．2．1．3　基頻以下補償控制 301

11．2．2　轉速開環恆壓頻比控制技術 302

11．2．3　轉速閉環轉差頻率控制技術 304

11．3　矢量控制技術 308

11．3．1　基本理論 308

11．3．1．1　空間矢量 308

11．3．1．2　坐標變換 314

11．3．1．3　任意同步旋轉ＭＴ坐標下的矢量變換 316

11．3．1．4　ＭＴ坐標系下轉子磁場定向矢量方程 318

11．3．2　轉子磁場定向矢量控制技術 323

11．3．3　氣隙磁場定向矢量控制技術 334

11．3．4　定子磁場定向矢量控制技術 335

11．4　直接轉矩控制技術 336

第12章　步進電動機及驅動系統 348

12．1　概述 348

12．2　基本工作原理、電磁轉矩和結構 349

12．2．2　結構型式 354

12．3　特性 358

12．4　主要技術指標和參數 359

12．4．1　主要參數 359

12．4．2　主要性能指標 360

7

12．5　驅動與控制 361

12．5．1　基本原理 361

12．5．2　脈衝分配器 362

12．5．3　恆壓驅動方式 363

12．5．4　高低壓驅動方式 364

12．5．5　恆流斬波驅動方式 365

12．5．6　調頻調壓驅動方式 366

12．5．7　微步驅動方式 367

12．5．8　控制與驅動晶片 369

12．5．9　步進電動機的控制 370

12．5．9．1　加減速控制 370

12．5．9．2　閉環控制 371

12．5．9．3　控制器 371

12．6　設計要點 372

12．6．1　基本結構 372

12．6．2　轉子外徑 372

12．6．3　定子主要數據和氣隙長度 372

12．6．4　沖片設計 372

12．6．5　氣隙磁導計算 373

12．6．6　磁通密度和磁動勢 373

12．6．7　繞組設計 374

12．6．8　最大靜轉矩驗算 374

12．6．8．1　磁阻式步進電動機最大靜轉矩 374

12．6．8．2　混合式步進電動機最大靜轉矩 374

12．7　選型 374

12．7．1　步距角的選擇 374

12．7．2　系統的定位精度 374

12．7．3　轉矩的選擇 375

12．7．4　阻尼方法的選擇 375

第13章　開關磁阻電機系統 377

13．1　概述 377

13．1．1　系統組成及原理 377

13．1．1．1　系統組成 377

13．1．1．2　系統基本工作原理 378

13．1．1．3　系統特點 378

13．1．2　研究現狀與發展趨勢 379

13．2　開關磁阻電機的基本結構和工作原理 381

13．2．1　基本結構 381

13．2．2　工作原理 381

13．2．3　相數與定、轉子齒極數的關係 382

13．2．4　繞組連線方式與磁極分布 382

13．2．4．1　繞組連線方式 382

13．2．4．2　極性分布（以四相為例） 382

13．3　基本電磁關係與特性 383

13．3．1　基本電磁方程 383

13．3．2　相繞組電流 384

13．3．3　電磁轉矩與能量轉換 385

13．3．4　數學模型 386

13．3．5　機械特性 387

13．4　電磁設計基本原則 387

13．4．1　設計特點 387

13．4．2　主要技術參數 388

13．4．3　輸出方程 388

13．4．4　電磁負荷 389

13．4．5　主要尺寸和主要參數選擇 389

13．4．6　轉矩計算 391

13．4．7　損耗計算 392

13．4．7．1　繞組銅損耗 392

13．4．7．2　鐵心損耗 393

13．5　功率變換器 393

13．5．1　主電路設計 393

13．5．2　功率變換器的容量 394

13．5．3　開關器件的選擇 394

13．5．4　輔助電路 395

13．6　控制系統 395

13．6．1　設計原則 396

13．6．2　控制原理 396

13．6．3　控制器設計概述 397

8

13．7　檢測與反饋 398

13．7．1　位置檢測 398

13．7．2　電流檢測 398

13．7．3　轉速檢測 399

13．8　制動和發電運行 399

13．8．1　制動運行原理 399

13．8．2　發電運行 400

13．8．2．1　工作原理 400

13．8．2．2　發電運行時的控制 400

13．9　特種開關磁阻電機 401

13．9．1　全距繞組排列的開關磁阻電機 401

13．9．2　加輔助繞組的開關磁阻電機 402

13．10　單邊雙勵磁的雙凸極電動機 403

13．10．1　永磁式雙凸極電動機 403

13．10．2　具有直流勵磁的雙凸極電動機 403

13．11　套用 404

第14章　伺服系統常用感測器裝置 405

14．1　概述 405

14．2　旋轉變壓器 405

14．2．1　結構和分類 406

14．2．1．1　結構 406

14．2．1．2　分類 406

14．2．2　工作原理 407

14．2．3　主要技術指標和參數 409

14．2．4　設計特點 410

14．2．5　多極和雙通道旋轉變壓器 412

14．2．5．1　分類與結構 412

14．2．5．2　工作原理 413

14．2．5．3　多極旋變繞組特點 414

14．2．5．4　主要技術指標和參數 415

14．2．5．5　設計特點 416

14．2．6　磁阻式旋轉變壓器 417

14．2．7　可變差動變壓器（ＲＶＤＴ、ＬＶＤＴ） 420

14．2．7．1　旋轉可變差動變壓器（ＲＶＤＴ） 420

14．2．7．2　直線可變差動變壓器（ＬＶＤＴ） 420

14．2．8　旋轉變壓器解碼 420

14．3　自整角機 424

14．3．1　分類 425

14．3．1．1　力矩式自整角機 425

14．3．1．2　控制式自整角機 425

14．3．2　結構 425

14．3．3　工作原理 426

14．3．3．1　力矩式自整角機工作原理 426

14．3．3．2　控制式自整角機工作原理 426

14．3．4　主要技術指標和參數 427

14．4　測速發電機 430

14．4．1　分類與特點 430

14．4．2　永磁直流測速發電機 430

14．4．2．1　基本原理和結構 431

14．4．2．2　輸出特性 431

14．4．2．3　主要技術指標及設計製造特點 431

14．4．3　交流異步測速發電機 432

9

14．4．3．1　基本原理和結構 432

14．4．3．2　輸出特性 433

14．4．3．3　主要技術指標、誤差及其補償 433

14．4．4　其他測速發電機 433

14．5　光電編碼器 435

14．5．1　增量式光電編碼器 435

14．5．2　絕對式光電編碼器 439

14．5．3　混合式光電編碼器 440

14．6　磁編碼器 440

14．6．1　磁電式編碼器 441

14．6．2　磁阻式編碼器 441

14．7　霍爾位置感測器 442

14．7．1　開關型霍爾感測器 442

14．7．2　線性型霍爾感測器 443

14．8　溫度感測器 444

14．8．1　熱敏電阻 444

14．8．2　熱電阻感測器 445

14．8．3　熱電偶感測器 445

14．9　電流感測器 445

下篇　驅動與特種電機

第15章　永磁同步電動機 451

15．1　概述 451

15．2　結構 451

15．2．3　轉子隔磁措施 455

15．3　穩態運行性能 455

15．4　磁路分析與計算 458

15．4．2　空載漏磁係數 461

15．5　主要參數計算和分析 464

15．6　異步起動永磁同步電動機 467

15．7　盤式永磁同步電動機 476

15．8　橫向磁通永磁同步電動機 482

15．9　爪極式永磁同步電動機 486

第16章　永磁同步發電機 490

16．1　概述 490

16．2　轉子磁極結構 490

16．3　運行性能、參數和特性 494

16．4　混合勵磁同步發電機 498

16．5　永磁風力發電機設計特點 501

第17章　單相感應電動機 503

17．1　概述 503

17．2　單相感應電動機工作原理 504

17．3　單相感應電動機的主要類型及用途 506

17．4　單相感應電動機的氣隙磁場 511

17．5　單相感應電動機的繞組 517

17．6　單相感應電動機運行分析 521

17．7　單相感應電動機設計要點 536

17．8　單相感應電動機調速方法 540

17．8．1　Ｌ型接法調速和Ｔ型接法調速 540

第18章　單相串激電動機 544

18．1　概述 544

18．2　運行原理與基本結構 544

18．3　基本電磁關係 547

18．4　設計特點 551

18．5　電磁兼容性（ＥＭＣ）與噪聲 553

第19章　直線電機 556

19．1　概述 556

19．2　直線電機的基本結構和工作原理 557

19．3　主要指標和參數及設計、工藝特點 561

19．4　驅動與控制 563

19．5　直線電機的套用與選用原則 565

19．6　直線感應電動機 567

19．7　直線直流電動機 572

19．8　直線同步電動機 575

19．9　直線步進電動機 582

19．10　其他直線電機 587

第20章　低速同步電動機 590

20．1　概述 590

20．2　基本工作原理和結構 591

20．2．1　工作原理 591

20．2．2　結構 595

20．3　基本理論分析 596

20．4　永磁低速同步電動機的電磁設計 603

第21章　磁滯電動機 612

21．1　概述 612

第22章　超音波電機 624

22．1　概述 624

22．2　壓電陶瓷和壓電振子 628

22．3　機械摩擦及超音波電機的摩擦材料 633

22．4　行波超音波電機 635

22．5　其他超音波電機 654

參考文獻 658