特種電機原理及應(yīng)用

前言

　　本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是根據(jù)教育部的相關(guān)要求和精神組織編寫的?！　∨c傳統(tǒng)感應(yīng)電機、同步電機和直流電機相比，在工作原理、勵磁方式、技術(shù)性能或功能以及在結(jié)構(gòu)上有較大特點的電機統(tǒng)稱為特種電機。特種電機的種類繁多，而且發(fā)展很快。經(jīng)過反復(fù)斟酌取舍，本書確定了以“反映當(dāng)代新技術(shù)、應(yīng)用廣泛、兼顧傳統(tǒng)”作為選材原則。全書共分9章，包括具有一般用途的永磁直流電動機和永磁同步電動機（第l章）、伺服控制類電機（第2、3、6章）、開關(guān)磁阻類電機（第4、5章）、信號檢測類電機（第7、8章）以及非傳統(tǒng)電磁原理電機（第9章）等。　　本書雖作為1998年5月由機械工業(yè)出版社出版的普通高等教育機電類規(guī)劃教材《特種電機》的第2版，但與原書相比已有很大不同。原書是為“電機及其控制”專業(yè)《特種電機》選修課而組織編寫的，在介紹特種電機結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，著重介紹了特種電機的設(shè)計技術(shù)。本書的適用專業(yè)則廣泛得多，對于“電氣工程及其自動化”、“自動化”、“機械電子工程”等專業(yè)以及其他相近專業(yè)，均可作為教材或教學(xué)參考書選用。本書內(nèi)容主要包括特種電機的結(jié)構(gòu)、原理、特性、控制及應(yīng)用，基本上不涉及電機的設(shè)計制造。因此，與原書相比，無論是書名、適用專業(yè)，還是其內(nèi)容和側(cè)重點，都已經(jīng)是一本全新的教材。　　本書是在各位編者所在單位科研成果的基礎(chǔ)上編寫的，同時參考了國內(nèi)外有關(guān)的最新科研成果和文獻，反映了這幾種電機國內(nèi)外的最新科研成果和應(yīng)用動態(tài)?！　”緯卣f明特種電機的基本理論及其典型應(yīng)用，在編寫中力求貫徹理論聯(lián)系實際的原則，力求文字簡練，盡量避免繁瑣的論證和公式推導(dǎo)?！　”緯缮蜿柟I(yè)大學(xué)唐任遠院士擔(dān)任主編并編寫緒論和第1章，哈爾濱工業(yè)大學(xué)陸永平教授和楊貴杰教授編寫第2章，沈陽工業(yè)大學(xué)王成元教授編寫第3章和第6章，華中科技大學(xué)詹瓊?cè)A教授編寫第4章和第5章，沈陽工業(yè)大學(xué)王益全教授編寫第7-9章?！　”緯烧憬髮W(xué)陳永校教授和天津大學(xué)楊渝欽教授擔(dān)任主審。兩位教授對本書的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容提出了很多寶貴意見，在此表示衷心感謝。　　由于編著者水平有限，書中缺點和錯誤在所難免，歡迎讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本教材為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書共分9章，包括具有一般用途的永磁直流電動機和永磁同步電動機（第1章）、伺服控制類電機（第2、3、6章）、開關(guān)磁阻類電機（第4、5章）、信號檢測類電機（第7、8章）以及非傳統(tǒng)電磁原理電機（第9章）等。    本書著重說明特種電機的基本理論及其典型應(yīng)用，力求文字簡練，盡量避免繁瑣的論證和公式推導(dǎo)，力求反映當(dāng)代特種電機發(fā)展的新成果。    本書可作為“電氣工程及其自動化”、“自動化”、“機械電子工程”等專業(yè)以及其他相近專業(yè)講授“特種電機及應(yīng)用”課程的教材或教學(xué)參考書，也可作為有關(guān)科技人員的自學(xué)和參考用書。

書籍目錄

前言緒論  0.1  特種電機發(fā)展概況  0.2  永磁材料及其特性  0.3  永磁磁路計算基礎(chǔ)  0.3.1  永磁體等效成磁通源或磁動勢源  0.4  本課程的性質(zhì)與任務(wù)第1章  永磁直流電動機與永磁同步電動機  1.1  概述  1.2  永磁直流電動機  1.3  永磁同步電動機  思考題與習(xí)題第2章  永磁無刷電動機  2.1  永磁無刷電動機的構(gòu)成和工作原理  2.2  位置傳感器  2.3  方波電壓驅(qū)動永磁無刷電動機——永磁無刷直流電動機  2.4  正弦波電壓驅(qū)動永磁無刷電動機——永磁交流伺服電動機  2.5  無獨立位置傳感器的永磁無刷電動機  2.6  永磁無刷電動機的定位力矩和波動力矩  思考題與習(xí)題第3章  直流伺服電動機與兩相交流伺服電動機  3.1  概述  3.2  直流伺服電動機  3.3  兩相交流伺服電動機  思考題與習(xí)題第4章  步進電動機  4.1  概述  4.2  步進電動機的結(jié)構(gòu)  4.3  反應(yīng)式（磁阻式）步進電動機的工作原理  4.4  反應(yīng)式步進電動機的運行特性  4.5  驅(qū)動電源  4.6  步進電動機的應(yīng)用  思考題與習(xí)題第5章  開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)  5.1  概述  5.2  開關(guān)磁阻電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)  5.3  基本電磁關(guān)系  5.4  功率變換器  5.5  控制系統(tǒng)  5.6  反饋信號檢測  5.7  制動運行與發(fā)電運行  5.8  開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用  思考題與習(xí)題第6章  直線電動機  6.1  概述  6.2  直線感應(yīng)電動機  6.3  永磁直線電動機  6.4  直線電動機的應(yīng)用  思考題與習(xí)題第7章  角位傳感電機第8章  測速發(fā)電機第9章  超聲波電機參考文獻

章節(jié)摘錄

　　屬于磁阻類電機的還有低速同步電動機等多種特種電機。本書僅選擇了步進電動機和開關(guān)磁阻電動機予以分析?！　」まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運輸中有一部分機械是直線運動的。過去使用旋轉(zhuǎn)電動機，再通過機械傳動裝置將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，使得整個裝置體積龐大、成本較高而效率較低。如果采用直線電動機，就可能會很好地解決這些問題。對直線電動機的探索性研究最早可追溯到1840年，至今已有。160多年的歷史，但由于技術(shù)和應(yīng)用等方面的原因，始終沒有突破性進展。近幾十年來，人們對能夠直接產(chǎn)生直線運動的直線電動機進行了深入研究，解決了其理論分析和計算中的許多難題，特別是高性能永磁材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，加快了直線電動機的發(fā)展。高性能永磁材料在許多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用并取得了良好的效果。例如，在計算機裝置中，永磁直線直流電動機（又稱音圈電動機）在外圍設(shè)備方面獲得了極廣泛的應(yīng)用，并且促進了計算機外圍設(shè)備的小型化。在交通運輸領(lǐng)域，利用直線電動機制成了時速高達500kn/h的磁懸浮列車；在工業(yè)領(lǐng)域，直線電動機被用于生產(chǎn)輸送線，以及需要進行各種橫向或垂直運動的一些機械設(shè)備中（如數(shù)控機床的橫向進給和電火花機床的垂直進給裝置）；在軍事領(lǐng)域，利用直線電動機制成各種電磁炮。除此之外.直線電機還被用于各種各樣的民用裝置，如電動門窗等?！　≈本€電機不僅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于從旋轉(zhuǎn)電機演變而來，而且在工作原理上也與旋轉(zhuǎn)電機相似，幾乎每種旋轉(zhuǎn)電機都有與之相對應(yīng)的直線電機。因此，直線電機作為特種電機，其分類也與旋轉(zhuǎn)的特種電機大致相同，可以說是多種多樣的。本書重點介紹了基本的常用的直線感應(yīng)電動機和永磁直線電動機?！　⌒盘枡z測與傳感電機的主要功能是將轉(zhuǎn)軸的速度或位置等機械信息轉(zhuǎn)換成電信號，或者將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子角位移，其特點是輸入和輸出具有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，或者輸出能準(zhǔn)確地反映輸入。這類電機主要有測速發(fā)電機、自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器、轉(zhuǎn)角編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器／數(shù)字轉(zhuǎn)換器、自整角機／數(shù)字轉(zhuǎn)換器和電機擴大機等。它們廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機和艦船等航天、航空和航海領(lǐng)域。以及導(dǎo)彈、火箭、自動火炮和雷達戰(zhàn)車等軍事領(lǐng)域，用作各類自動化裝置的定位與位置傳感、坐標(biāo)變換與解算、速度解算與反饋等；在工業(yè)自動化方面，這類電機用于自動控制、遙控、遙測和自動監(jiān)控系統(tǒng)中的檢測與解算。信號檢測與傳感電機種類繁多，本書著重介紹了自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器和測速發(fā)電機這3種特種電機。

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