目錄
前言
上篇 線性理論
第1章 緒論 3
1.1 直線電機(jī)的發(fā)展 3
1.2 直線同步電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀 8
1.3 低速直線電機(jī)的研究現(xiàn)狀 12
1.4 低速永磁直線電機(jī)的發(fā)展 14
1.5 本書(shū)研究重點(diǎn)及目標(biāo) 17
第2章 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)概念 18
2.1 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的基本原理構(gòu)想 18
2.2 稀土永磁材料及稀土永磁直線電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 19
2.2.1 稀土永磁材料的發(fā)展 19
2.2.2 釹鐵硼永磁材料的性能 19
2.2.3 稀土永磁直線電機(jī)的特點(diǎn) 20
2.3 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 21
第3章 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)特性分析 23
3.1 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)物理模型及磁場(chǎng)分析模型 23
3.1.1 假設(shè)條件 23
3.1.2 初級(jí)電流層 23
3.1.3 動(dòng)子永磁體的等效代換 24
3.1.4 齒槽區(qū)等效磁導(dǎo)率 27
3.1.5 磁場(chǎng)分析模型 27
3.2 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)分析 28
3.2.1 統(tǒng)一磁場(chǎng)方程及其解 28
3.2.2 各區(qū)磁場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式 30
3.2.3 磁密及磁位表達(dá)式 35
3.2.4 電樞、勵(lì)磁磁場(chǎng)及其合成 37
3.3 線性分析法與有限元分析法比較 39
3.3.1 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)有限元法簡(jiǎn)介 39
3.3.2 兩種方法的比較 40
第4章 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)電磁參數(shù)及性能計(jì)算 41
4.1 等效電路及電磁參數(shù)的計(jì)算式 41
4.1.1 勵(lì)磁電勢(shì) 41
4.1.2 電樞反應(yīng)電抗K的物理意義及其計(jì)算 42
4.1.3 槽漏電抗Xl1計(jì)算式 43
4.1.4 端部漏抗分析及計(jì)算 44
4.1.5 電樞繞組每相電阻 48
4.2 向量圖及性能計(jì)算 48
第5章 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁參數(shù)及性能的影響 52
5.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電磁參數(shù)的影響 52
5.1.1 槽高對(duì)無(wú)載平均磁密的影響 52
5.1.2 永磁體高對(duì)無(wú)載磁密的影響 53
5.1.3 永磁體高及槽高對(duì)電樞反應(yīng)磁場(chǎng)（平均磁密）的影響 54
5.1.4 電樞槽高、永磁體高度及氣隙對(duì)電機(jī)電樞電抗及槽漏電抗的影響 55
5.1.5 電樞槽高、永磁體高對(duì)端漏電抗Z分量的影響 57
5.1.6 電樞槽高、永磁體寬對(duì)端漏電抗X分量的影響 58
5.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響 59
5.2.1 永磁體高對(duì)勵(lì)磁電勢(shì)的影響 59
5.2.2 槽高及槽寬、槽距比對(duì)勵(lì)磁電勢(shì)的影響 60
5.2.3 水磁體高、槽高、槽寬槽距比及氣隙對(duì)電負(fù)荷及電磁推力的影響 61
第6章 永磁直線凸極同步電動(dòng)機(jī)分析 63
6.1 磁極區(qū)等效磁導(dǎo)率 63
6.2 電樞、勵(lì)磁磁勢(shì)作用下各區(qū)磁密表達(dá)式 64
6.2.1 電樞磁勢(shì)單獨(dú)作用時(shí)各區(qū)磁密表達(dá)式 64
6.2.2 勵(lì)磁磁勢(shì)單獨(dú)作用時(shí)各區(qū)磁密表達(dá)式 64
6.3 永磁直線凸極同步電動(dòng)機(jī)等效電路參數(shù) 65
6.3.1 勵(lì)磁電勢(shì) 65
6.3.2 電樞反應(yīng)電抗 66
6.3.3 槽漏電抗 66
6.3.4 端部電抗 67
6.4 磁路飽和的影響 68
第7章 垂直運(yùn)動(dòng)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性分析 70
7.1 力角特性 70
7.2 電源電壓和頻率變化對(duì)最大電磁功率和推力的影響 70
7.3 動(dòng)力制動(dòng)特性 72
7.4 發(fā)電制動(dòng)特性 73
7.5 發(fā)電反饋制動(dòng)特性 75
7.6 加速度特性 76
7.7 恒流供電對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的影響 77
第8章 試驗(yàn)研究 80
8.1 試驗(yàn)裝置介紹 80
8.2 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng) 81
8.3 試驗(yàn)測(cè)試的原理 83
8.4 試驗(yàn)用永磁直線同步電動(dòng)機(jī) 85
8.4.1 電機(jī)等值電路參數(shù)計(jì)算值 85
8.4.2 電機(jī)的性能數(shù)據(jù) 88
8.4.3 試驗(yàn)電機(jī)參數(shù)評(píng)價(jià) 88
8.4.4 試驗(yàn)電機(jī)工作在50Hz電壓源時(shí)性能分析 89
8.4.5 試驗(yàn)電機(jī)的恒流源運(yùn)行特性 90
8.4.6 試驗(yàn)電機(jī)發(fā)電制動(dòng)特性 91
8.5 試驗(yàn)分析 92
8.5.1 空載與荷載行走試驗(yàn)． 92
8.5.2 等效電路參數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證 92
8.5.3 最大推力試驗(yàn) 94
第9章 直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)出入端效應(yīng)分析 95
9.1 引言 95
9.2 垂直提升系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求 95
9.3 出入端效應(yīng)分析 96
第10章 上篇結(jié)語(yǔ) 101
10.1 垂直運(yùn)動(dòng)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)理論體系要點(diǎn) 101
10.2 進(jìn)一步的研究工作 104
上篇參考文獻(xiàn) 105
下篇 控制策略
第11章 基于能量的永磁直線同步電機(jī)控制 115
11.1 概述 115
11.2 端口受控哈密頓系統(tǒng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 116
11.3 端口受控耗散哈密頓系統(tǒng) 117
11.4 端口受控哈密頓(PCH)系統(tǒng)基本形式 118
11.5 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)建模型 l19
11.5.1 電機(jī)的基本方程 119
11.5.2 模型參數(shù)的確定 120
11.6 永磁直線同步電機(jī)矢量坐標(biāo)變換及變換矩陣 121
11.6.1 永磁直線同步電機(jī)坐標(biāo)系與空間矢量 l21
11.6.2 空間矢量 121
11.6.3 變換矩陣確定原則 l21
11.6.4 永磁直線同步電機(jī)矢量變換 122
11.7 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)（d-q軸控制）模型 l25
11.8 系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析 129
11.9 系統(tǒng)仿真 131
第12章 其他控制方式 134
12.1 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的非線性控制 134
12.1.1 引言 134
12.1.2 直接反饋線性化原理 134
12.1.3 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)建模型 135
12.1.4 坐標(biāo)變化 137
12.1.5 系統(tǒng)仿真 138
12.2 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)逆系統(tǒng)控制——模型參考逆方法控制 139
12.2.1 引言 139
12.2.2 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 139
12.2.3 模型參考逆方法基本原理 140
12.2.4 水磁直線同步電動(dòng)機(jī)參考模型逆方法 141
12.2.5 仿真結(jié)果 141
12.2.6 小結(jié) l42
下篇參考文獻(xiàn) 143
附錄 永磁直線同步電機(jī)電磁場(chǎng)求解的有限元方法 147
A.1 麥克斯韋方程組 147
A.2 位函數(shù)的微分方程 148
A.3 位函數(shù)的邊界條件 149
A.4 邊值問(wèn)題 150
A.5 有限元方程 150
A.5.1 變分原理 150
A.5.2 單元剖分 153
A.5.3 有限元方程組的形成 172
A.6 用波陣法求解有限元方程組 177
A.7 磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及應(yīng)用 179
A.7.1 畫(huà)磁力線 179
A.7.2 求電機(jī)產(chǎn)生的拉力和壓力 180
A.7.3 求氣隙磁密 182