上篇 线性理论 3
第1章 绪论 3
1.1直线电机的发展 3
1.2直线同步电动机的研究现状 8
1.3低速直线电机的研究现状 12
1.4低速永磁直线电机的发展 14
1.5本书研究重点及目标 17
第2章 永磁直线同步电动机概念 18
2.1永磁直线同步电动机垂直运输系统的基本原理构想 18
2.2稀土永磁材料及稀土永磁直线电动机的特点 19
2.2.1稀土永磁材料的发展 19
2.2.2钕铁硼永磁材料的性能 19
2.2.3稀土永磁直线电机的特点 20
2.3永磁直线同步电动机结构特点 21
第3章 永磁直线同步电动机磁场特性分析 23
3.1永磁直线同步电动机物理模型及磁场分析模型 23
3.1.1假设条件 23
3.1.2初级电流层 23
3.1.3动子永磁体的等效代换 24
3.1.4齿槽区等效磁导率 27
3.1.5磁场分析模型 27
3.2永磁直线同步电动机磁场分析 28
3.2.1统一磁场方程及其解 28
3.2.2各区磁场强度及电场强度表达式 30
3.2.3磁密及磁位表达式 35
3.2.4电枢、励磁磁场及其合成 37
3.3线性分析法与有限元分析法比较 39
3.3.1永磁直线同步电动机磁场有限元法简介 39
3.3.2两种方法的比较 40
第4章 永磁直线同步电动机电磁参数及性能计算 41
4.1等效电路及电磁参数的计算式 41
4.1.1励磁电势 41
4.1.2电枢反应电抗Xs的物理意义及其计算 42
4.1.3槽漏电抗Xn计算式 43
4.1.4端部漏抗分析及计算 44
4.1.5电枢绕组每相电阻 48
4.2向量图及性能计算 48
第5章 永磁直线同步电动机结构参数对电磁参数及性能的影响 52
5.1结构参数对电磁参数的影响 52
5.1.1槽高对无载平均磁密的影响 52
5.1.2永磁体高对无载磁密的影响 53
5.1.3永磁体高及槽高对电枢反应磁场（平均磁密）的影响 54
5.1.4电枢槽高、永磁体高度及气隙对电机电枢电抗及槽漏电抗的影响 55
5.1.5电枢槽高、永磁体高对端漏电抗Z分量的影响 57
5.1.6电枢槽高、永磁体宽对端漏电抗X分量的影响 58
5.2结构参数对性能的影响 59
5.2.1永磁体高对励磁电势的影响 59
5.2.2槽高及槽宽、槽距比对励磁电势的影响 60
5.2.3永磁体高、槽高、槽宽槽距比及气隙对电负荷及电磁推力的影响 61
第6章 永磁直线凸极同步电动机分析 63
6.1磁极区等效磁导率 63
6.2电枢、励磁磁势作用下各区磁密表达式 64
6.2.1电枢磁势单独作用时各区磁密表达式 64
6.2.2励磁磁势单独作用时各区磁密表达式 64
6.3永磁直线凸极同步电动机等效电路参数 65
6.3.1励磁电势Eop 65
6.3.2电枢反应电抗Xsp 66
6.3.3槽漏电抗xLlp 66
6.3.4端部电抗 67
6.4磁路饱和的影响 68
第7章 垂直运动永磁直线同步电动机运行特性分析 70
7.1力角特性 70
7.2电源电压和频率变化对最大电磁功率和推力的影响 70
7.3动力制动特性 72
7.4发电制动特性 73
7.5发电反馈制动特性 75
7.6加速度特性 76
7.7恒流供电对电动机运行特性的影响 77
第8章 试验研究 80
8.1试验装置介绍 80
8.2试验测试系统 81
8.3试验测试的原理 83
8.4试验用永磁直线同步电动机 85
8.4.1电机等值电路参数计算值 85
8.4.2电机的性能数据 88
8.4.3试验电机参数评价 88
8.4.4试验电机工作在50 Hz电压源时性能分析 89
8.4.5试验电机的恒流源运行特性 90
8.4.6试验电机发电制动特性 91
8.5试验分析 92
8.5.1空载与荷载行走试验 92
8.5.2等效电路参数试验验证 92
8.5.3最大推力试验 94
第9章 直线同步电动机驱动垂直运输系统出入端效应分析 95
9.1引言 95
9.2垂直提升系统机械设计的要求 95
9.3出入端效应分析 96
第10章 上篇结语 101
10.1垂直运动永磁直线同步电动机基础理论体系要点 101
10.2进一步的研究工作 104
上篇参考文献 105
下篇 控制策略 115
第11章 基于能量的永磁直线同步电机控制 115
11.1概述 115
11.2端口受控哈密顿系统数学基础 116
11.3端口受控耗散哈密顿系统 117
11.4端口受控哈密顿（PCH）系统基本形式 118
11.5永磁直线同步电动机的数学建模型 119
11.5.1电机的基本方程 119
11.5.2模型参数的确定 120
11.6永磁直线同步电机矢量坐标变换及变换矩阵 121
11.6.1永磁直线同步电机坐标系与空间矢量 121
11.6.2空间矢量 121
11.6.3变换矩阵确定原则 121
11.6.4永磁直线同步电机矢量变换 122
11.7永磁直线同步电动机的数学（d-q轴控制）模型 125
11.8系统控制器设计与稳定性分析 129
11.9系统仿真 131
第12章 其他控制方式 134
12.1永磁直线同步电动机伺服系统的非线性控制 134
12.1.1引言 134
12.1.2直接反馈线性化原理 134
12.1.3永磁直线同步电动机的数学建模型 135
12.1.4坐标变化 137
12.1.5系统仿真 138
12.2永磁直线同步电动机逆系统控制——模型参考逆方法控制 139
12.2.1引言 139
12.2.2永磁直线同步电动机的数学模型 139
12.2.3模型参考逆方法基本原理 140
12.2.4永磁直线同步电动机参考模型逆方法 141
12.2.5仿真结果 141
12.2.6小结 142
下篇参考文献 143
附录 永磁直线同步电机电磁场求解的有限元方法 147
A.1麦克斯韦方程组 147
A.2位函数的微分方程 148
A.3位函数的边界条件 149
A.4边值问题 150
A.5有限元方程 150
A.5.1变分原理 150
A.5.2单元剖分 153
A.5.3有限元方程组的形成 172
A.6用波阵法求解有限元方程组 177
A.7磁场计算结果及应用 179
A.7.1画磁力线 179
A.7.2求电机产生的拉力和压力 180
A.7.3求气隙磁密 182