本书着重进行两自由度直驱感应电机(2DOF-DDIM)设计理论、耦合效应及控制方法的研究，以期为2DOF-DDIM理论体系的构建奠定基础。本书通过分析一种新型2DOF-DDIM的工作机理，完成其电磁设计工作；提出复合多层理论法对电机进行建模，进行其等效电路参数的确定，并完成2DOF-DDIM系统的数学建模；利用透入深度法、解析计算方法、有限元法完成包括纵向端部效应在内的2DOF-DDIM的特性分析；基于所建立的电机模型，研究2DOF-DDIM多种运动形式以及多定子结构下耦合效应的影响。随后，为了改善2DOF-DDIM的性能，进行不同结构参数对电机性能影响的分析，并提出两种2DOF-DDIM新型动子结构。最后，基于光电传感器和磁电传感器设计2DOF-DDIM的速度检测方案，研究其控制方案，并建立其矢量控制模型。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 两自由度电机的研究背景及意义 1
1.2 两自由度电机结构研究现状 2
1.2.1 单电枢结构形式 3
1.2.2 双绕组结构形式 4
1.2.3 双电枢结构形式 6
1.2.4 多电枢结构形式 8
1.2.5 其他结构形式 9
1.3 两自由度电机耦合效应研究现状 10
1.4 两自由度电机控制方案研究现状 12
1.5 两自由度电机研究的方向 14
1.6 本书研究内容及任务 15
第2章 两自由度直驱感应电机电磁设计与机理分析 18
2.1 两自由度直驱感应电机转子结构确定 18
2.2 两自由度直驱感应电机总体结构设计 19
2.3 两自由度直驱感应电机样机及工作机理 22
2.4 两自由度直驱感应电机设计要求和主要尺寸设计 23
2.5 两自由度直驱感应电机气隙选择 26
2.6 两自由度直驱感应电机绕组与线规设计 27
2.7 两自由度直驱感应电机定子槽形设计 29
2.8 两自由度直驱感应电机转子结构与材料设计 30
2.9 本章小结 31
第3章 两自由度直驱感应电机电磁特性建模研究 32
3.1 复合多层理论法建模及分析 32
3.1.1 复合多层理论法建模 32
3.1.2 复合多层理论法程序设计 37
3.1.3 复合多层理论法与有限元法对比 41
3.1.4 实验验证 43
3.2 等效电路建模与验证 46
3.2.1 等效复数磁导率的概念 46
3.2.2 钢层和铜层等效阻抗 47
3.2.3 等效电路模型 49
3.2.4 离线等效电路参数确定 51
3.2.5 等效电路分析结果与有限元法分析结果对比 55
3.3 基于MATLAB/Simulink的建模与验证 57
3.3.1 旋转部分建模 57
3.3.2 直线部分建模 58
3.3.3 基于s函数的MATLAB仿真建模 59
3.3.4 数学模型正确性验证 61
3.4 本章小结 63
第4章 两自由度直驱感应电机特性分析 64
4.1 透入深度法的计算过程 64
4.2 解析计算结果分析 70
4.3 两自由度直驱感应电机有限元模型 71
4.4 两自由度直驱感应电机旋转运动部分的有限元法分析 72
4.4.1 旋转运动部分起动过程分析 73
4.4.2 旋转运动部分稳态运行分析 75
4.5 两自由度直驱感应电机直线运动部分的有限元法分析 77
4.5.1 直线运动部分起动过程分析 78
4.5.2 直线运动部分稳态运行分析 80
4.6 两自由度直驱感应电机纵向端部效应分析 82
4.7 本章小结 85
第5章 两自由度直驱感应电机耦合效应分析 86
5.1 磁耦合效应解析分析 86
5.2 磁耦合效应有限元分析 88
5.2.1 旋转电机部分对直线电机部分的磁耦合影响 89
5.2.2 直线电机部分对旋转电机部分的磁耦合影响 99
5.3 运动耦合效应解析分析 107
5.3.1 运动耦合效应的存在 107
5.3.2 基于磁场计算模型的运动耦合效应解析分析 110
5.3.3 旋转耦合系数 114
5.3.4 速度耦合因子 116
5.4 运动耦合效应有限元分析 118
5.5 耦合效应影响因素分析 129
5.5.1 气隙厚度对耦合效应的影响 129
5.5.2 铜层厚度对耦合效应的影响 131
5.6 抑制耦合效应的设计方法 133
5.7 样机实验验证 135
5.8 本章小结 137
第6章 两自由度直驱感应电机优化设计 139
6.1 气隙厚度对电机性能的影响 139
6.2 转子结构对电机性能的影响 142
6.3 导电层厚度对电机性能的影响 145
6.4 新型中空动子结构参数优化及性能分析 148
6.4.1 转子次级材料确定 148
6.4.2 中空动子气隙确定 151
6.4.3 钢层厚度的确定 154
6.5 新型开槽铸铜动子结构参数优化及性能分析 156
6.5.1 新型动子结构原理 156
6.5.2 三维有限元建模与验证 159
6.5.3 动子等效参数计算与有限元验证 161
6.5.4 动子结构对电机特性的影响 166
6.6 本章小结 173
第7章 两自由度直驱感应电机控制方案分析及矢量控制数学建模 175
7.1 两自由度直驱感应电机运动模型 175
7.2 两自由度直驱感应电机速度检测方案设计 176
7.2.1 普通速度传感器在两自由度直驱感应电机速度检测中的应用局限性 176
7.2.2 基于光学接近传感器的两自由度直驱感应电机速度检测装置的设计 178
7.2.3 基于磁电感应原理的两自由度直驱感应电机速度检测方案 181
7.2.4 基于光电传感器与磁电传感器联合的两自由度直驱感应电机速度检测方案设计 183
7.3 两自由度直驱感应电机控制方案论证 184
7.3.1 控制策略的比较 184
7.3.2 总体控制方案的比较 186
7.4 两自由度直驱感应电机矢量控制数学建模 188
7.4.1 矢量控制的基本实现思路 188
7.4.2 坐标变换 189
7.4.3 两自由度直驱感应电机数学模型 191
7.4.4 基于转子磁场定向的矢量控制原理 193
7.4.5 转子磁链模型 195
7.5 双变频器供电的两自由度直驱感应电机矢量控制系统的建模 196
7.6 矢量控制系统主要模块建模 197
7.6.1 速度PI调节器模块 197
7.6.2 主电路模块 197
7.6.3 磁链计算模块 198
7.6.4 坐标变换模块 198
7.7 旋转部分矢量控制系统模型 199
7.8 直线部分矢量控制系统模型 200
7.9 两自由度直驱感应电机矢量控制系统 200
7.10 本章小结 201
参考文献 202
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