特种电机及其控制（第2版）/21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孙建忠，白凤仙 著

图书标签:

• 电机
• 特种电机
• 电力电子
• 控制系统
• 机械设计
• 制造
• 自动化
• 电气工程
• 高等教育
• 教材

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517009061

版次：2

商品编码：11320135

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：294

字数：432000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《特种电机及其控制（第2版）/21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材》特色：
　　将特种电机及其驱动控制系统作为一个整体来讲解，以适应其机电一体化和智能化的发展趋势。
　　突出夯实基础、拓宽视野的特点，以适应新时期高水平研究型大学的教学要求。
　　融入启发式教学和研究型学习的教学思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。

内容简介

　　现代特种电机技术是一门集电机技术、材料科学、计算机技术、现代控制理论、微电子技术和电力电子技术等现代科学技术的进步于一体的新型交叉学科。
　　《特种电机及其控制（第2版）/21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材》主要介绍几种已经取得和正在兴起广泛应用的特种电机的原理、分析、设计及其控制方法。
　　《特种电机及其控制（第2版）/21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材》共7章：绪论介绍了特种电机的分类、应用及发展趋势；第1章介绍无刷直流电动机的结构、原理、主要特性和驱动控制系统；第2章介绍开关磁阻电动机的工作原理、分析方法、设计方法、控制策略和驱动控制系统；第3章介绍步进电动机的工作原理、静动态特性和驱动控制方法；第4、5章分别介绍直线电机和盘式电机的结构特点；第6章介绍超声波电机的原理、结构和控制及其发展概况。
　　《特种电机及其控制（第2版）/21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材》可作为普通高等学校电气工程及其自动化专业和机电一体化专业的教材，也可作为相关领域的研究生和工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

再版前言

绪论
1 特种电机的定义与类型
2 特种电机的应用
3 特种电机的发展方向
4 本课程的内容简介和使用说明
参考文献

第1章 无刷直流电动机及其控制系统
学习指导
1.1 无刷直流电动机系统
1.1.1 无刷直流电动机的组成
1.1.2 无刷直流电动机的基本工作原理
1.1.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机
1.1.4 无刷直流电动机的特点
1.1.5 无刷直流电动机的发展概况
1.1.6 无刷直流电动机的应用与研究动向
1.2 电机本体的基本问题
1.2.1 永磁材料特性与转子结构
1.2.2 定子绕组
1.3 三相无刷直流电动机的主电路及其工作方式
1.3.1 星形连接三相半桥主电路
1.3.2 星形连接三相桥式主电路
1.3.3 角形连接三相桥式主电路
1.4 无刷直流电动机的电枢反应
1.5 无刷直流电动机的分析
1.5.1 无刷直流电动机的数学模型
1.5.2 无刷直流电动机的反电动势
1.5.3 无刷直流电动机稳态性能的动态模拟
1.5.4 无刷直流电动机稳态性能的简化分析
1.6 无刷直流电动机的运行特性
1.6.1 机械特性
1.6.2 调节特性
1.6.3 工作特性
1.7 无刷直流电动机的转矩脉动
1.7.1 转矩脉动的定义及引起转矩脉动的原因
1.7.2 换相与转矩脉动
1.8 无刷直流电动机转子位置信号的检测
1.8.1 转子位置传感器
1.8.2 常用的无位置传感器位置检测方法
1.8.3 利用反电动势检测转子位置
1.9 无刷直流电动机的控制原理及其实现
1.9.1 无刷直流电动机控制系统原理
1.9.2 PWM调制方式
1.9.3 正反转运行控制
1.9.4 控制系统的实现
1.10 无刷直流电动机控制专用集成电路及其应用
1.10.1 无刷直流电动机专用集成电路
1.10.2 无刷直流电动机控制器MC33033的应用
1.10.3 无位置传感器无刷直流电动机控制器ML4428的应用
1.11 无刷直流电动机的单片机控制
1.11.1 电机控制用微控制器的选择
1.11.2 基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制系统
1.11.3 基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制软件设计
1.11.4 基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制例程
1.12 基于DSP的无刷直流电动机无位置传感器控制
1.12.1 TMS320LF2407的事件管理器简介
……

第2章 开关磁阻电机及其控制系统
第3章 步进电动机及其控制
第4章 直线电动机
第5章 盘式电机
第6章 超声波电动机

前言/序言

精选电机技术与现代应用：理论、设计与控制 本书深入探讨了电机作为现代工业和科技核心驱动力的基本原理、设计方法与先进控制技术。从基础的电磁理论到复杂的多物理场耦合分析，再到驱动与控制系统的集成，力求为读者构建一个全面而深入的电机技术知识体系。本书不仅注重理论的严谨性，更强调实际应用与工程实践的结合，旨在培养具备解决复杂电机工程问题能力的专业人才。 第一部分：电机基本原理与分类 本部分将首先回顾电机学科的基石——电磁学基本定律，包括麦克斯韦方程组、安培定律、法拉第电磁感应定律等，并重点阐述这些定律在电机能量转换过程中的具体体现。我们将详细分析磁场、电流与力之间的相互作用，这是理解电机工作原理的根本。 接着，本书将对电机进行系统性的分类。我们将从不同维度介绍各类电机的基本结构、工作特性和适用范围。 直流电机（DC Motors）: 重点介绍永磁直流电机和有刷直流电机，分析其换向原理、电枢反应及其对电机性能的影响。深入探讨不同励磁方式（串励、并联、复励）对转速-转矩特性的影响，以及在直流电机设计中如何优化电磁参数以获得理想性能。 交流电机（AC Motors）: 同步电机（Synchronous Motors）: 详细解析其恒定转速的特性，以及转子励磁（永磁同步电机、同步磁阻电机、绕线同步电机）的不同形式。探讨同步电机在功率因数调节、电网稳定等方面的作用，并介绍其在大型工业设备和新能源领域的应用。 感应电机（Induction Motors）: 这是工业领域最广泛使用的电机类型。我们将深入讲解三相异步电机的基本原理，包括旋转磁场、转子感应电流、转矩产生机理。详细分析转差率、转速-转矩特性曲线，以及其在启动、制动过程中的行为。对笼型感应电机和绕线转子感应电机进行对比分析。 特种交流电机: 针对一些特殊应用需求，我们将介绍步进电机（Stepper Motors）、伺服电机（Servo Motors）、直流无刷电机（Brushless DC Motors, BLDC）、永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motors, PMSM）等。重点突出它们独特的结构、工作原理以及在精确控制、高动态响应等方面的优势。例如，步进电机如何实现开环精确角度控制，伺服电机如何通过闭环反馈实现高精度定位，BLDC电机和PMSM电机如何在高效率、高功率密度方面超越传统直流电机。 第二部分：电机设计与制造 本部分将聚焦于电机的实际设计过程和制造工艺。我们将结合理论模型，指导读者如何根据具体的性能指标（如功率、转速、效率、转矩、温升等）进行电机参数的选定和优化。 电磁设计: 磁路设计: 介绍磁轭、齿部、气隙等关键部件的磁阻计算，以及如何利用磁场有限元分析（FEA）等工具进行精确的磁场分布仿真和优化。探讨如何降低漏磁、提高磁通利用率。 绕组设计: 详细介绍各种绕组类型（如集中绕组、分布绕组、单层绕组、双层绕组），绕组系数的计算，以及如何优化绕组参数以提高电磁转矩、降低谐波。 槽与齿的设计: 分析槽形、齿形对漏磁、齿谐波、磁饱和等的影响，以及如何选择合适的槽口宽度、槽底宽度等参数。 气隙的设计: 探讨气隙尺寸对电机性能（如反电动势、电感、同步力矩）的影响，以及如何权衡气隙的电磁效应与制造公差。 结构设计: 外壳与冷却: 介绍不同类型的电机外壳（如防护式、防爆式、防腐蚀式）的设计原则，以及各种冷却方式（自然冷却、强制风冷、水冷）的原理和应用。 轴承与密封: 讲解轴承（滚珠轴承、滑动轴承）的选择与安装，以及密封（油封、骨架油封）的设计要求，以确保电机长期稳定运行。 转子与定子结构: 分析转子与定子轭部、齿部、槽的机械强度和刚度要求，以及材料选择的重要性。 制造工艺: 材料选择: 介绍电机制造中常用材料的特性，如硅钢片（取向硅钢、无取向硅钢）的选用标准、绝缘材料（漆包线、绝缘纸）的等级与耐热性、永磁体材料（钕铁硼、铁氧体）的性能指标。 铁心制造: 讲解冲片、叠压、铆接等工艺方法，以及如何控制叠压系数和防止涡流损耗。 绕组制造: 详细介绍绕线、插入、浸漆等工艺流程，以及自动化绕线技术。 装配与测试: 介绍电机的装配工艺要求，以及性能测试、绝缘测试、耐压测试等关键环节。 第三部分：电机控制理论与技术 本部分将聚焦于如何有效地驱动和控制各类电机，以实现精确的速度、位置、转矩控制，并提高系统的效率和动态响应。 经典控制理论: 回顾PID控制、状态空间分析等经典控制理论在电机控制中的应用。 矢量控制（Vector Control / Field-Oriented Control, FOC）: 三相交流电机矢量控制: 重点讲解同步电机和感应电机的矢量控制原理，包括坐标变换（Clark变换、Park变换）、磁场定向控制策略（直接矢量控制、间接矢量控制）。分析如何将三相交流电机等效为直流电机进行控制，从而实现高性能的转矩和速度控制。 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）: 介绍MPC在电机控制中的优势，特别是其能够处理约束条件和多目标优化。 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）: 详细阐述各种PWM策略（如自然采样PWM、空间矢量PWM）的原理，以及如何通过改变占空比来控制输出电压和电流的有效值，实现对电机功率的精确调节。 直流无刷电机（BLDC）控制: 介绍BLDC电机的换相原理，以及如何利用霍尔传感器或无传感器技术实现精确的位置检测和控制。 永磁同步电机（PMSM）控制: 深入讲解PMSM的特点，以及其在现代电动汽车、机器人等领域的广泛应用。重点介绍其基于矢量控制的转速、转矩和位置控制方法。 伺服系统: 讲解伺服系统的构成，包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等，以及如何实现高精度、高响应的运动控制。 现代电机控制技术: 探讨一些前沿的电机控制技术，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制在电机系统中的应用，以及其在提升鲁棒性、自适应能力等方面的潜力。 第四部分：电机应用与发展趋势 本部分将结合实际工程应用，展示电机在各个领域的关键作用，并展望电机技术未来的发展方向。 工业驱动: 介绍电机在冶金、化工、纺织、造纸等传统工业中的应用，以及如何通过优化电机和控制系统来提高生产效率和节能减排。 新能源领域: 电动汽车（EV）: 重点介绍电动汽车对电机性能（高效率、高功率密度、宽调速范围）的要求，以及PMSM、BLDC等在EV中的应用。 风力发电: 讲解不同类型发电机（如永磁直驱同步发电机、双馈异步发电机）在风力发电中的应用，以及其对电网稳定性的影响。 太阳能光伏: 介绍光伏发电系统中使用的直流电机（如太阳能跟踪系统）和交流电机（如逆变器中的功率器件驱动）。 机器人与自动化: 阐述伺服电机、步进电机在工业机器人、服务机器人、自动化生产线中的关键作用，以及高精度运动控制的重要性。 航空航天与国防: 介绍电机在航空器、导弹、雷达等系统中的特殊应用，以及对高可靠性、轻量化、宽温区工作的要求。 电机技术发展趋势: 展望未来电机技术的发展方向，包括： 新材料的应用: 如稀土永磁材料的进步、软磁复合材料（SMC）等。 智能化与集成化: 发展集成驱动、自诊断、自学习功能的电机系统。 高效与节能: 追求更高的效率等级，降低能量损耗。 小型化与轻量化: 满足移动设备、航空航天等领域的需求。 高可靠性与长寿命: 提高电机在复杂工况下的可靠性。 新能源驱动: 适应氢燃料电池、超级电容器等新型能源的应用。 本书内容循序渐进，由浅入深，理论结合实际，力求使读者在掌握电机基本原理的基础上，能够理解和掌握现代电机设计、制造与控制的核心技术，并能够独立分析和解决电机工程中的实际问题。本书适用于高等院校机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业的本科生、研究生，以及从事电机设计、制造、应用和控制的工程技术人员。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将毕业的学生，我在寻找能够进一步提升专业技能的书籍时，偶然间发现了这套“21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材”，其中《特种电机及其控制（第2版）》这本书尤其吸引我。它的内容组织非常合理，从最基础的电机类型介绍，到复杂的控制系统设计，层层递进，逻辑清晰。我尤其喜欢书中关于模型预测控制（MPC）在特种电机系统中的应用章节，它详细介绍了MPC的核心思想、数学模型建立以及在实际控制中的优势，例如能够提前考虑未来系统的动态行为，从而实现更优的控制性能。此外，书中还涉及到许多先进的电机驱动技术，比如功率半导体器件的选择与应用、电磁兼容性设计等，这些都是在实际工程中不可忽视的重要环节。这本书的深度和广度都非常契合我们专业的需求，它不仅为我提供了扎实的理论基础，更让我对未来可能面临的工程问题有了更清晰的认识。从排版到印刷，再到内容的专业性，这本书都展现出了极高的水准，绝对是机械自动化专业学生的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本《特种电机及其控制（第2版）》教材，真的为我打开了新世界的大门。在接触这本书之前，我对特种电机的了解仅限于一些基础概念，但这本书通过其系统化的讲解，让我对这个领域有了更深入、更全面的认识。从各种永磁体材料的特性对电机性能的影响，到不同类型绕组的结构如何决定电机的转矩输出，书中都有非常详尽的阐述。我尤其欣赏的是，书中在介绍各种控制算法时，都附带了详细的数学推导和仿真结果，这极大地帮助我理解了算法的原理和实际效果。而且，书中对电机参数的敏感性分析也做得非常出色，让我意识到在实际工程中，如何根据实际情况选择和调整参数以达到最佳性能。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一个经验丰富的导师，它不仅传授知识，更引导我去思考，去探索。对于我们这些在机械设计制造及自动化领域学习的学生来说，这样一本高质量的教材，无疑是加速我们成长、提升我们竞争力的重要工具。

评分☆☆☆☆☆

《特种电机及其控制（第2版）》这本书，真的让我眼前一亮。与我之前接触过的教材不同，它在理论深度和工程实用性之间找到了一个绝佳的平衡点。书中对各种特种电机（比如磁阻电机、开关磁阻电机等）的特点分析，非常到位，能够让你迅速抓住它们的核心优势和适用场景。在控制部分，作者并没有仅仅局限于传统的控制理论，而是引入了许多现代控制方法，并且对这些方法的优缺点进行了深入的比较分析，这对于我们理解不同控制策略的适用范围至关重要。我个人特别喜欢书中关于“电机参数辨识”的部分，它详细介绍了多种辨识方法，并给出了实际的辨识流程和注意事项，这对于实际项目中的电机建模和控制设计非常有帮助。此外，本书的案例分析也非常精彩，将抽象的理论知识落地，让我能够更直观地理解特种电机在实际系统中的应用。总而言之，这本书的知识密度和信息量都非常大，是一本能够帮助我们全面提升特种电机领域专业能力的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《特种电机及其控制（第2版）》教材，我还有点担心内容会过于枯燥和理论化，毕竟“特种电机”听起来就有点高深莫测。但事实证明我的担忧是多余的。这本书的编写团队显然非常了解读者的需求，他们巧妙地将抽象的物理概念与生动的工程应用联系起来。比如，在讲解永磁同步电机的电磁转矩产生原理时，书中并非简单地罗列公式，而是通过剖析电机内部磁场分布和电流相互作用的过程，辅以清晰的示意图，让读者能够直观地理解。而且，书中在介绍各种控制策略时，也没有停留在概念层面，而是深入到具体的算法实现和参数整定方法，这对于动手能力强的机械自动化专业的学生来说，是极其宝贵的。最让我印象深刻的是，书中对各种特种电机在机器人、电动汽车、航空航天等领域的实际应用进行了详尽的介绍，这极大地激发了我对这些电机研究的兴趣，也让我看到了所学知识的广阔前景。这本书的质量，真的超出了我的预期，是一本值得反复研读的好书。

评分☆☆☆☆☆

这套“21世纪高等院校机械设计制造及其自动化专业系列教材”真是太棒了！我最喜欢的是《特种电机及其控制（第2版）》这本书，它深入浅出地介绍了各种特种电机，比如伺服电机、步进电机、直流无刷电机等等，这些电机在现代工业自动化中扮演着至关重要的角色。书中不仅讲解了这些电机的基本原理、结构特点，还详细阐述了它们的控制方法，从传统的PID控制到现代的模糊控制、自适应控制，都有涉及。更重要的是，作者通过大量的实际案例和图表，将复杂的理论知识变得通俗易懂，让我这个初学者也能快速掌握。书中还包含了许多最新的研究成果和技术进展，对于我们这些未来要从事机械设计制造及自动化领域工作的人来说，简直是宝藏。我特别欣赏的是，它不仅教我们“是什么”，更教我们“为什么”和“怎么用”，真正做到了理论与实践相结合。这套教材的出版，无疑为我们提供了一套全面、权威的学习资源，相信它将帮助无数像我一样的学生，打下坚实的基础，迎接未来的挑战。

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