绪论 1
0.1 特种电机发展概况 1
0.2 永磁材料及其特性 4
0.2.1 永磁材料特性 4
0.2.2 几种常用的永磁材料 8
0.3 永磁磁路计算基础 15
0.3.1 永磁体等效成磁通源或磁动势源 15
0.3.2 空载和负载时的等效磁路 17
0.3.3 永磁体工作点的确定 18
0.3.4 永磁体的最佳工作点 19
0.4 本课程的性质与任务 20
第1章 永磁直流电动机与永磁同步电动机 21
1.1 概述 21
1.1.1 永磁同步发电机 21
1.1.2 高效永磁同步电动机 22
1.1.3 调速永磁同步电动机和永磁无刷电动机 22
1.1.4 永磁直流电动机 22
1.1.5 永磁特种电机 23
1.2 永磁直流电动机 23
1.2.1 基本结构 24
1.2.2 基本方程和运行特性 27
1.2.3 动态特性 33
1.3 永磁同步电动机 33
1.3.1 转子磁极结构 34
1.3.2 稳态运行分析 37
1.3.3 稳态运行特性 43
1.3.4 起动过程分析 45
思考题与习题 49
第2章 永磁无刷电动机 50
2.1 永磁无刷电动机的构成和工作原理 50
2.1.1 永磁无刷电动机的构成 50
2.1.2 空载气隙磁场 50
2.1.3 绕组与电动势 51
2.1.4 电磁力和电磁转矩 53
2.1.5 永磁无刷电动机的工作原理 55
2.2 位置传感器 57
2.2.1 霍尔位置传感器 57
2.2.2 旋转变压器 59
2.2.3 光电编码器 62
2.2.4 磁性编码器 63
2.3 方波电压驱动永磁无刷电动机——永磁无刷直流电动机 65
2.3.1 电压方程式和转矩公式 65
2.3.2 方波驱动和驱动模式 66
2.3.3 简化情况下方波驱动永磁无刷电动机的特性 66
2.3.4 方波驱动永磁无刷电动机的控制 76
2.4 正弦波电压驱动永磁无刷电动机——永磁交流伺服电动机 82
2.4.1 电压方程式和转矩公式 83
2.4.2 驱动模式 84
2.4.3 正弦波电压驱动永磁无刷电动机的驱动控制 89
2.5 无独立位置传感器的永磁无刷电动机 95
2.5.1 引言 95
2.5.2 基于反电动势的位置预估 95
2.5.3 利用定子电压、电流估算转子位置 96
2.5.4 无独立位置传感器的永磁无刷电动机的矢量控制 97
2.5.5 无独立位置传感器的永磁无刷电动机的起动问题 97
2.6 永磁无刷电动机的定位力矩和波动力矩 98
2.6.1 定位力矩 98
2.6.2 波动力矩 101
思考题与习题 105
第3章 直流伺服电动机与两相交流伺服电动机 106
3.1 概述 106
3.2 直流伺服电动机 107
3.2.1 工作原理与结构特点 107
3.2.2 控制方式 112
3.2.3 稳态特性 113
3.2.4 动态特性 114
3.3 两相交流伺服电动机 116
3.3.1 基本结构与工作原理 116
3.3.2 控制方式 118
3.3.3 稳态特性 119
3.3.4 动态特性 122
思考题与习题 122
第4章 步进电动机 124
4.1 概述 124
4.2 步进电动机的结构 125
4.2.1 反应式步进电动机的结构 125
4.2.2 永磁式步进电动机的结构 126
4.2.3 混合式步进电动机的结构 127
4.3 反应式（磁阻式）步进电动机的工作原理 127
4.3.1 三相单三拍通电方式 127
4.3.2 三相双三拍通电方式 128
4.3.3 三相单、双六拍通电方式 129
4.4 反应式步进电动机的运行特性 131
4.4.1 静态运行特性 131
4.4.2 单步运行状态 134
4.4.3 连续脉冲运行状态 137
4.5 驱动电源 139
4.5.1 对驱动电源的基本要求 139
4.5.2 驱动电源的构成 140
4.6 步进电动机的应用 143
思考题与习题 145
第5章 开关磁阻电机驱动系统 146
5.1 概述 146
5.1.1 开关磁阻电机驱动系统的基本构成 146
5.1.2 开关磁阻电机驱动系统的特点 147
5.2 开关磁阻电动机的基本工作原理和结构 148
5.2.1 工作原理 148
5.2.2 相数与定子、转子齿极数的关系 149
5.2.3 绕组的联结方式与极性分布 149
5.3 基本电磁关系 150
5.3.1 基本电路方程 151
5.3.2 相绕组电流 152
5.3.3 转矩、功率与能量传递 152
5.3.4 机械特性 154
5.4 功率变换器 155
5.4.1 主电路拓扑结构 155
5.4.2 功率变换器的容量 156
5.4.3 开关器件的选择 156
5.4.4 辅助电路 156
5.5 控制系统 157
5.5.1 电流斩波控制 158
5.5.2 角度位置控制 158
5.6 反馈信号检测 159
5.6.1 位置检测 159
5.6.2 相电流检测 160
5.6.3 转速检测 160
5.7 制动运行与发电运行 161
5.7.1 制动运行原理 161
5.7.2 发电运行 161
5.8 开关磁阻电机驱动系统的应用 163
思考题与习题 164
第6章 直线电动机 166
6.1 概述 166
6.2 直线感应电动机 167
6.2.1 基本结构 167
6.2.2 工作原理 169
6.2.3 运行特性 170
6.2.4 边端效应 171
6.3 永磁直线电动机 173
6.3.1 基本结构 173
6.3.2 工作原理与运行特性 176
6.3.3 齿槽推力 177
6.3.4 边端效应 179
6.4 直线电动机的应用 181
思考题与习题 182
第7章 角位传感电机 183
7.1 概述 183
7.2 自整角机 184
7.2.1 基本结构 184
7.2.2 工作原理 185
7.2.3 无接触式自整角机和双通道自整角机 190
7.3 旋转变压器 192
7.3.1 基本结构 192
7.3.2 工作原理 193
7.3.3 无接触式旋转变压器和双通道旋转变压器 195
7.4 固态角位传感电机 197
7.4.1 固态自整角变压器 197
7.4.2 固态自整角差动发送机 198
7.4.3 固态自整角发送机和数字自整角机（旋转变压器）转换器 199
7.5 角位传感电机的应用 200
思考题与习题 203
第8章 测速发电机 204
8.1 概述 204
8.2 直流测速发电机 205
8.2.1 基本结构与工作原理 205
8.2.2 输出特性分析 205
8.3 交流测速发电机 206
8.3.1 特点与分类 206
8.3.2 杯形转子异步测速发电机 207
8.4 其他类型测速发电机 209
8.4.1 永磁直流直线测速发电机 209
8.4.2 无刷直流测速发电机 209
8.4.3 脉冲测速发电机 210
8.5 测速发电机的应用 212
思考题与习题 213
第9章 超声波电机 214
9.1 概述 214
9.2 压电陶瓷的超声频振动机理 214
9.2.1 压电效应 214
9.2.2 机电耦合效应 215
9.2.3 振动模态 216
9.2.4 压电陶瓷的系统方程及等效电路 216
9.3 超声波电机的基本结构和工作原理 218
9.3.1 基本结构 218
9.3.2 工作原理 219
9.4 驱动控制技术 223
9.4.1 控制方式 223
9.4.2 控制技术 224
思考题与习题 226
参考文献 227