高端装备制造中精密直线电机电磁力分析及控制技术

作品简介

在以多轴高档数控机床、极大规模集成电路和重大科学仪器为代表的高端精密制造装备中，永磁同步直线电机作为直驱式传动系统，能够实现微纳米级的运动精度。但高速、高精度等多极限性能指标成为其技术瓶颈，其中提高输出推力品质一直是该研究方向的重点难点。

全书从研究永磁同步直线电机电磁推力的产生机制出发，分析了其磁场、端部效应、电磁力形成机制，阐述了永磁同步直线电机电流调控方法和推力波动抑制技术，实现了技术上的飞跃。

本书可供高等院校电机、电气传动专业的教师和研究生使用，也可供从事高端装备制造业研究和从业人员参考。

王明义，哈尔滨工业大学副教授、博士生导师。担任中国电工技术学会直线电机专委会委员，国际期刊Symmetry特约编辑、专题咨询组成员，国际会议ICEMS、LDIA、ISCER等组委会成员。英国诺丁汉大学访问学者。主持国家自然科学基金青年和面上项目、国家重点研发计划子课题、上海市科委“揭榜挂帅”项目等10余项。共发表高端装备用精密直线电机系统领域高水平论文50余篇，其中SCI论文20余篇、EI论文30余篇；授权国家发明专利10余件，研发的精密直线电机系统在国产高档数控机床、光刻机中应用。

作品目录

• 前言Preface
• Chapter 1 第1章 绪论
• 1.1 永磁同步直线电机特点
• 1.1.1 永磁同步直线电机的类型
• 1.1.2 初级无/有铁心永磁同步直线电机
• 1.2 永磁同步直线电机研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 参考文献
• Chapter 2 第2章 永磁同步直线电机磁场分析
• 2.1 电磁力研究概述
• 2.2 电机拓扑结构
• 2.3 永磁体励磁磁场与电枢反应磁场分析
• 2.3.1 无铁心PMSLM永磁体励磁磁场
• 2.3.2 无槽PMSLM永磁体励磁磁场
• 2.3.3 无铁心PMSLM电枢反应磁场
• 2.3.4 无槽PMSLM电枢反应磁场
• 2.4 齿槽效应与斜极效应的磁场分析
• 2.4.1 齿槽效应
• 2.4.2 斜极效应
• 2.5 空载反电动势的解析
• 参考文献
• Chapter 3 第3章 永磁同步直线电机端部效应分析
• 3.1 端部效应研究概述
• 3.2 纵向端部效应
• 3.2.1 纵向端部效应静态分析
• 3.2.2 纵向端部效应动态分析
• 3.3 横向端部效应与外悬效应
• 3.3.1 考虑外悬效应的横向端部效应分析
• 3.3.2 三维磁场解析
• 参考文献
• Chapter 4 第4章 永磁同步直线电机电磁力分析
• 4.1 直线电机电磁力研究概述
• 4.2 寄生力产生机理分析
• 4.2.1 无铁心PMSLM寄生力产生机理
• 4.2.2 有铁心PMSLM寄生力产生机理
• 4.3 无铁心PMSLM三维电磁力分析
• 4.3.1 无铁心PMSLM三维电磁力解析
• 4.3.2 无铁心PMSLM电磁推力与横向力变化规律
• 4.4 有铁心PMSLM三维电磁力分析
• 4.4.1 有铁心PMSLM三维电磁力解析
• 4.4.2 斜极有铁心PMSLM横向力波动规律
• 参考文献
• Chapter 5 第5章 永磁同步直线电机电流调控方法
• 5.1 电流控制技术研究概述
• 5.1.1 滞环控制
• 5.1.2 PI控制
• 5.1.3 预测控制
• 5.2 永磁同步直线电机的离散化模型及矢量控制
• 5.2.1 离散化数学模型
• 5.2.2 电压空间矢量控制
• 5.3 预测电流控制的时延问题分析与研究
• 5.3.1 时延问题对预测电流控制的影响
• 5.3.2 时延补偿方法
• 5.3.3 参考电压矢量限制
• 5.3.4 时延角度补偿
• 5.4 预测电流控制的参数变化问题分析
• 5.4.1 参数变化对预测电流控制的影响
• 5.4.2 扰动观测器的设计
• 5.4.3 仿真分析
• 参考文献
• Chapter 6 第6章 永磁同步直线电机推力波动抑制技术
• 6.1 推力波动抑制技术研究概述
• 6.1.1 结构优化方法
• 6.1.2 控制补偿方法
• 6.2 动力学模型及推力波动测量
• 6.2.1 永磁同步直线电机动力学模型
• 6.2.2 推力波动分析
• 6.2.3 推力波动采集与辨识
• 6.3 基于龙伯格观测器的推力波动补偿方法
• 6.3.1 运动系统状态空间表达式建立
• 6.3.2 龙伯格观测器设计
• 6.3.3 仿真分析
• 6.4 基于卡尔曼滤波器的推力波动补偿方法
• 6.4.1 卡尔曼滤波器算法
• 6.4.2 参数设计及稳定性分析
• 6.4.3 仿真分析
• 参考文献