目錄
前言
上篇 線性理論
第1章 緒論 3
1.1 直線電機的發(fā)展 3
1.2 直線同步電動機的研究現(xiàn)狀 8
1.3 低速直線電機的研究現(xiàn)狀 12
1.4 低速永磁直線電機的發(fā)展 14
1.5 本書研究重點及目標 17
第2章 永磁直線同步電動機概念 18
2.1 永磁直線同步電動機垂直運輸系統(tǒng)的基本原理構想 18
2.2 稀土永磁材料及稀土永磁直線電動機的特點 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 稀土永磁直線電機的特點 20
2.3 永磁直線同步電動機結構特點 21
第3章 永磁直線同步電動機磁場特性分析 23
3.1 永磁直線同步電動機物理模型及磁場分析模型 23
3.1.1 假設條件 23
3.1.2 初級電流層 23
3.1.3 動子永磁體的等效代換 24
3.1.4 齒槽區(qū)等效磁導率 27
3.1.5 磁場分析模型 27
3.2 永磁直線同步電動機磁場分析 28
3.2.1 統(tǒng)一磁場方程及其解 28
3.2.2 各區(qū)磁場強度及電場強度表達式 30
3.2.3 磁密及磁位表達式 35
3.2.4 電樞、勵磁磁場及其合成 37
3.3 線性分析法與有限元分析法比較 39
3.3.1 永磁直線同步電動機磁場有限元法簡介 39
3.3.2 兩種方法的比較 40
第4章 永磁直線同步電動機電磁參數(shù)及性能計算 41
4.1 等效電路及電磁參數(shù)的計算式 41
4.1.1 勵磁電勢 41
4.1.2 電樞反應電抗K的物理意義及其計算 42
4.1.3 槽漏電抗Xl1計算式 43
4.1.4 端部漏抗分析及計算 44
4.1.5 電樞繞組每相電阻 48
4.2 向量圖及性能計算 48
第5章 永磁直線同步電動機結構參數(shù)對電磁參數(shù)及性能的影響 52
5.1 結構參數(shù)對電磁參數(shù)的影響 52
5.1.1 槽高對無載平均磁密的影響 52
5.1.2 永磁體高對無載磁密的影響 53
5.1.3 永磁體高及槽高對電樞反應磁場（平均磁密）的影響 54
5.1.4 電樞槽高、永磁體高度及氣隙對電機電樞電抗及槽漏電抗的影響 55
5.1.5 電樞槽高、永磁體高對端漏電抗Z分量的影響 57
5.1.6 電樞槽高、永磁體寬對端漏電抗X分量的影響 58
5.2 結構參數(shù)對性能的影響 59
5.2.1 永磁體高對勵磁電勢的影響 59
5.2.2 槽高及槽寬、槽距比對勵磁電勢的影響 60
5.2.3 水磁體高、槽高、槽寬槽距比及氣隙對電負荷及電磁推力的影響 61
第6章 永磁直線凸極同步電動機分析 63
6.1 磁極區(qū)等效磁導率 63
6.2 電樞、勵磁磁勢作用下各區(qū)磁密表達式 64
6.2.1 電樞磁勢單獨作用時各區(qū)磁密表達式 64
6.2.2 勵磁磁勢單獨作用時各區(qū)磁密表達式 64
6.3 永磁直線凸極同步電動機等效電路參數(shù) 65
6.3.1 勵磁電勢 65
6.3.2 電樞反應電抗 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 垂直運動永磁直線同步電動機運行特性分析 70
7.1 力角特性 70
7.2 電源電壓和頻率變化對最大電磁功率和推力的影響 70
7.3 動力制動特性 72
7.4 發(fā)電制動特性 73
7.5 發(fā)電反饋制動特性 75
7.6 加速度特性 76
7.7 恒流供電對電動機運行特性的影響 77
第8章 試驗研究 80
8.1 試驗裝置介紹 80
8.2 試驗測試系統(tǒng) 81
8.3 試驗測試的原理 83
8.4 試驗用永磁直線同步電動機 85
8.4.1 電機等值電路參數(shù)計算值 85
8.4.2 電機的性能數(shù)據(jù) 88
8.4.3 試驗電機參數(shù)評價 88
8.4.4 試驗電機工作在50Hz電壓源時性能分析 89
8.4.5 試驗電機的恒流源運行特性 90
8.4.6 試驗電機發(fā)電制動特性 91
8.5 試驗分析 92
8.5.1 空載與荷載行走試驗． 92
8.5.2 等效電路參數(shù)試驗驗證 92
8.5.3 最大推力試驗 94
第9章 直線同步電動機驅動垂直運輸系統(tǒng)出入端效應分析 95
9.1 引言 95
9.2 垂直提升系統(tǒng)機械設計的要求 95
9.3 出入端效應分析 96
第10章 上篇結語 101
10.1 垂直運動永磁直線同步電動機基礎理論體系要點 101
10.2 進一步的研究工作 104
上篇參考文獻 105
下篇 控制策略
第11章 基于能量的永磁直線同步電機控制 115
11.1 概述 115
11.2 端口受控哈密頓系統(tǒng)數(shù)學基礎 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 永磁直線同步電動機的數(shù)學建模型 l19
11.5.1 電機的基本方程 119
11.5.2 模型參數(shù)的確定 120
11.6 永磁直線同步電機矢量坐標變換及變換矩陣 121
11.6.1 永磁直線同步電機坐標系與空間矢量 l21
11.6.2 空間矢量 121
11.6.3 變換矩陣確定原則 l21
11.6.4 永磁直線同步電機矢量變換 122
11.7 永磁直線同步電動機的數(shù)學（d-q軸控制）模型 l25
11.8 系統(tǒng)控制器設計與穩(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 永磁直線同步電動機伺服系統(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 永磁直線同步電動機的數(shù)學建模型 135
12.1.4 坐標變化 137
12.1.5 系統(tǒng)仿真 138
12.2 永磁直線同步電動機逆系統(tǒng)控制——模型參考逆方法控制 139
12.2.1 引言 139
12.2.2 永磁直線同步電動機的數(shù)學模型 139
12.2.3 模型參考逆方法基本原理 140
12.2.4 水磁直線同步電動機參考模型逆方法 141
12.2.5 仿真結果 141
12.2.6 小結 l42
下篇參考文獻 143
附錄 永磁直線同步電機電磁場求解的有限元方法 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 磁場計算結果及應用 179
A.7.1 畫磁力線 179
A.7.2 求電機產(chǎn)生的拉力和壓力 180
A.7.3 求氣隙磁密 182