具体描述
本书在介绍高磁场永磁式电动机的高磁场永磁材料、转子结
构和等效电路分析的基础上，侧重阐述不同类型的高磁场永磁式
同步电动机和直流电动机驱动系统，包括开环调速驱动系统、闭
环调速驱动系统、交流伺服驱动系统、无刷直流电动机驱动系统
和最优控制驱动系统等，突出不同类型驱动系统的控制思想新颖
性以及应用技术的可行性和指导性。
本书可作为高等院校电机类和自动化类专业的师生选读教材
或参考用书，也可供从事自动化学科领域工作的科技人员参考。
好的，根据您的要求，这里为您撰写一份关于《高磁场永磁式电动机及其驱动系统》的图书简介，内容将详尽阐述该领域的重要性和涵盖范围，但不包含您提到的书名本身或其具体章节内容，力求自然流畅，符合专业书籍的风格。 --- 图书简介： 《现代电能转换技术：理论、设计与前沿应用》 在全球能源结构转型与工业智能化升级的宏大背景下，高效、可靠且环境友好的电能转换技术已成为驱动现代工业和绿色交通发展的核心引擎。本书聚焦于当代电机与驱动系统领域最前沿、最具潜力的技术分支，旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识体系。 一、 核心技术理念与电机设计基础 本书首先系统梳理了电磁学、材料科学在电机工程中的交叉应用，特别是围绕新型高性能软磁材料和永磁材料的特性展开深入探讨。我们剖析了现代电机设计中对磁性能、损耗特性及温度依赖性的精确建模要求。重点内容包括： 1. 电磁场理论的深化应用： 不再局限于传统的麦克斯韦方程组求解，而是引入了先进的有限元分析（FEA）和边界元法（BEM）在复杂几何结构下的磁场分布计算。着重分析了在极端工作条件（如高转速、高过载）下，磁场波动、谐波影响及抗退磁能力的理论预测。 2. 高性能永磁材料的选择与应用策略： 详细比较了稀土永磁体（如NdFeB、SmCo）与铁氧体在不同温度和工作环境下的优劣势。特别关注了如何通过合理的磁路设计和冷却策略，最大限度地发挥永磁材料的潜能，同时规避其固有的温度敏感性问题。 3. 先进电机拓扑结构研究： 深入剖析了多种具有革命性意义的电机结构，例如轴向磁场电机、内置式电机（IPM）与表面式电机（SPM）的结构差异及其对转矩密度、功率因数和制造复杂度的影响。内容覆盖了多极化、扁平化设计在特定应用场景下的可行性分析。 二、 电机性能的优化与建模仿真 现代电机设计不再是经验的堆砌，而是依赖于精确的性能预测和优化迭代。本书用大量篇幅阐述了如何利用先进的仿真工具和分析模型，实现性能的最优化。 1. 热-磁-力耦合分析： 强调了电机运行中的热管理是制约其长期可靠性的关键。介绍了多物理场耦合仿真方法，精确预测绕组和永磁体的温度分布，并据此反推材料性能衰减，进而指导散热结构（如液冷、油冷系统）的设计。 2. 电磁噪声与振动（NVH）抑制技术： 系统性地分析了电机转矩脉动、齿槽转矩和电流谐波是产生NVH的主要来源。提供了从定子槽形设计、转子平衡、磁极布置到电流波形控制等多个维度抑制振动噪声的工程化手段。 3. 电机参数辨识与状态估计： 探讨了在电机实际运行过程中，由于温度、磁化强度变化导致的参数漂移问题。介绍了基于观测器理论（如卡尔曼滤波、滑模观测器）的在线参数辨识技术，以确保驱动控制系统的精度和鲁棒性。 三、 先进驱动与控制策略 驱动系统是实现电机高性能运行的“大脑”。本书详细介绍了针对高性能电机的先进变频驱动技术。 1. 矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）的深化： 超越传统的FOC架构，重点阐述了在弱磁调速区、大惯量负载下的磁链观测与电流环的快速响应设计。同时，对比了基于模型预测控制（MPC）在应对非线性负载和快速动态性能要求时的优势。 2. 高效率开关技术： 介绍了应用于高功率密度驱动器的SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等宽禁带半导体器件的特性。分析了高开关频率对系统损耗、EMI（电磁兼容性）以及散热要求带来的新挑战，并提出了相应的驱动电路优化方案。 3. 可靠性与故障诊断： 随着系统复杂度的提高，内置式电机的故障诊断变得至关重要。本书引入了基于AI和机器学习的电机故障早期预警系统，如绕组短路、轴承磨损、绝缘劣化等状态的实时监测与分类。 四、 关键应用领域的前沿展望 本书的最后部分，将视角投向了电能转换技术在未来高技术领域的集成与应用。 1. 电动航空推进系统： 针对飞机和eVTOL（电动垂直起降飞行器）对功率重量比的极致要求，探讨了超高转速电机（如涡轮发电机）的散热设计与抗离心力结构强度问题。 2. 工业机器人与精密伺服： 分析了实现亚微米级定位精度所需的低惯量、高动态响应伺服驱动器的设计原则，特别关注了力矩控制与高频刚度调节的技术路径。 3. 大规模储能与电网稳定： 讨论了作为电能转换接口的大型变频器在电网侧动态支撑、频率和电压调节中的关键作用，以及如何通过优化控制提升电网对间歇性新能源的接纳能力。 本书结构严谨，理论与工程实例并重，是电磁设备研发、电力电子工程及相关领域专业人士提升知识深度和拓展工程视野的必备参考书。
作者简介
目录信息
目 录
第1章 概述
第2章 普通同步电动机
2.1普通同步电动机的基本结构及工作原理
2.2同步电动机的电动势平衡方程式及相量图
2.3同步电动机的运行特性
2.3.1功角特性
2.3.2V形曲线
2.3.3转速特性及起动
2.4小功率同步电动机
2.4.1小功率磁阻式同步电动机
2.4.2小功率永磁式同步电动机
2.4.3小功率磁滞式同步电动机
第3章 高磁场永磁式同步电动机
3.1高磁场永磁材料
3.1.1通用高磁性材料的磁性和物理性能
3.1.2钕铁硼磁性材料的基本特性
3.1.3钕铁硼磁性材料行业标准
3.2永磁式同步电动机的转子结构
3.3永磁式同步电动机的等效电路
第4章 高磁场永磁式同步电动机开环调速驱动系统
4.1高磁场永磁式同步电动机开环调速驱动系统
4.1.1系统的组成和特点
4.1.2驱动系统的数学模型
4.1.3驱动系统的稳态运行点
4.1.4驱动系统的稳定性
4.2高磁场永磁式同步电动机变频运行时的参数及性能
4.2.1两轴电机理论
4.2.2电动机参数测定
4.2.3电动机性能及相互关系
第5章 高磁场永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.1自调整永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.1.1系统的组成和特点
5.1.2电动机转子位置检测
5.2最佳效率永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.2.1系统的组成和特点
5.2.2系统的稳定性
5.2.3系统性能曲线
5.3永磁式同步电动机高功率因数变频调速驱动系统
5.3.1调速原理
5.3.2调速系统的实现
5.3.3几点结论
第6章 高磁场永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.1高性能永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.1.1弱磁控制
6.1.2高速电流响应控制
6.1.3交流伺服驱动系统
6.2全数字化永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.2.1系统的组成和特点
6.2.2系统的数学模型
6.2.3电压矢量的选择
6.3数控机床进给的永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.3.1系统的组成和特点
6.3.2系统的数学模型
6.3.3系统的工业运行
6.4采用智能功率开关模块（IPM）的永磁式交流伺服
电动机驱动器
6.4.1智能功率开关模块（IPM）
6.4.2交流伺服电动机功率驱动器
第7章 高磁场永磁式无刷直流电动机驱动系统
7.1高磁场永磁式无刷直流方波电动机双闭环调速驱动系统
7.1.1电动势和转矩的分析
7.1.2系统的组成和特点
7.1.3系统性能和特性曲线
7.2钕铁硼永磁式直流无刷电动机驱动系统
7.2.1系统的组成和特点
7.2.2系统性能曲线
7.3一种新颖的无刷电动机控制方法
7.3.1控制原理
7.3.2控制软件
7.3.3试验曲线及结论
第8章 高磁场永磁式同步电动机最优控制驱动系统
8.1高磁场永磁式同步电动机最优模型跟踪控制位置驱动
系统
8.1.1系统的组成和特点
8.1.2驱动系统的最优模型跟踪控制
8.1.3驱动系统的微机控制
8.1.4试验曲线及结果
8.2高磁场永磁式无刷直流电动机最优控制驱动系统
8.2.1系统的组成和特点
8.2.2驱动系统的综合
8.2.3驱动系统的数字仿真
参考文献
· · · · · · (收起)
第1章 概述
第2章 普通同步电动机
2.1普通同步电动机的基本结构及工作原理
2.2同步电动机的电动势平衡方程式及相量图
2.3同步电动机的运行特性
2.3.1功角特性
2.3.2V形曲线
2.3.3转速特性及起动
2.4小功率同步电动机
2.4.1小功率磁阻式同步电动机
2.4.2小功率永磁式同步电动机
2.4.3小功率磁滞式同步电动机
第3章 高磁场永磁式同步电动机
3.1高磁场永磁材料
3.1.1通用高磁性材料的磁性和物理性能
3.1.2钕铁硼磁性材料的基本特性
3.1.3钕铁硼磁性材料行业标准
3.2永磁式同步电动机的转子结构
3.3永磁式同步电动机的等效电路
第4章 高磁场永磁式同步电动机开环调速驱动系统
4.1高磁场永磁式同步电动机开环调速驱动系统
4.1.1系统的组成和特点
4.1.2驱动系统的数学模型
4.1.3驱动系统的稳态运行点
4.1.4驱动系统的稳定性
4.2高磁场永磁式同步电动机变频运行时的参数及性能
4.2.1两轴电机理论
4.2.2电动机参数测定
4.2.3电动机性能及相互关系
第5章 高磁场永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.1自调整永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.1.1系统的组成和特点
5.1.2电动机转子位置检测
5.2最佳效率永磁式同步电动机闭环调速驱动系统
5.2.1系统的组成和特点
5.2.2系统的稳定性
5.2.3系统性能曲线
5.3永磁式同步电动机高功率因数变频调速驱动系统
5.3.1调速原理
5.3.2调速系统的实现
5.3.3几点结论
第6章 高磁场永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.1高性能永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.1.1弱磁控制
6.1.2高速电流响应控制
6.1.3交流伺服驱动系统
6.2全数字化永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.2.1系统的组成和特点
6.2.2系统的数学模型
6.2.3电压矢量的选择
6.3数控机床进给的永磁式同步电动机交流伺服驱动系统
6.3.1系统的组成和特点
6.3.2系统的数学模型
6.3.3系统的工业运行
6.4采用智能功率开关模块（IPM）的永磁式交流伺服
电动机驱动器
6.4.1智能功率开关模块（IPM）
6.4.2交流伺服电动机功率驱动器
第7章 高磁场永磁式无刷直流电动机驱动系统
7.1高磁场永磁式无刷直流方波电动机双闭环调速驱动系统
7.1.1电动势和转矩的分析
7.1.2系统的组成和特点
7.1.3系统性能和特性曲线
7.2钕铁硼永磁式直流无刷电动机驱动系统
7.2.1系统的组成和特点
7.2.2系统性能曲线
7.3一种新颖的无刷电动机控制方法
7.3.1控制原理
7.3.2控制软件
7.3.3试验曲线及结论
第8章 高磁场永磁式同步电动机最优控制驱动系统
8.1高磁场永磁式同步电动机最优模型跟踪控制位置驱动
系统
8.1.1系统的组成和特点
8.1.2驱动系统的最优模型跟踪控制
8.1.3驱动系统的微机控制
8.1.4试验曲线及结果
8.2高磁场永磁式无刷直流电动机最优控制驱动系统
8.2.1系统的组成和特点
8.2.2驱动系统的综合
8.2.3驱动系统的数字仿真
参考文献
· · · · · · (收起)
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