●前言
第1章 緒論 1
1.1 兩自由度電機的研究背景及意義 1
1.2 兩自由度電機結構研究現狀 2
1.2.1 單電樞結構形式 3
1.2.2 雙繞組結構形式 4
1.2.3 雙電樞結構形式 6
1.2.4 多電樞結構形式 8
1.2.5 其他結構形式 9
1.3 兩自由度電機耦合效應研究現狀 10
1.4 兩自由度電機控制方案研究現狀 12
1.5 兩自由度電機研究的方向 14
1.6 本書研究內容及任務 15
第2章 兩自由度直驅感應電機電磁設計與機理分析 18
2.1 兩自由度直驅感應電機轉子結構確定 18
2.2 兩自由度直驅感應電機總體結構設計 19
2.3 兩自由度直驅感應電機樣機及工作機理 22
2.4 兩自由度直驅感應電機設計要求和主要尺寸設計 23
2.5 兩自由度直驅感應電機氣隙選擇 26
2.6 兩自由度直驅感應電機繞組與線規設計 27
2.7 兩自由度直驅感應電機定子槽形設計 29
2.8 兩自由度直驅感應電機轉子結構與材料設計 30
2.9 本章小結 31
第3章 兩自由度直驅感應電機電磁特性建模研究 32
3.1 復合多層理論法建模及分析 32
3.1.1 復合多層理論法建模 32
3.1.2 復合多層理論法程序設計 37
3.1.3 復合多層理論法法對比 41
3.1.4 實驗驗證 43
3.2 等效電路建模與驗證 46
3.2.1 等效復數磁導率的概念 46
3.2.2 鋼層和銅層等效阻抗 47
3.2.3 等效電路模型 49
3.2.4 離線等效電路參數確定 51
3.2.5 等效電路分析結果法分析結果對比 55
3.3 基於MATLAB/Simulink的建模與驗證 57
3.3.1 旋轉部分建模 57
3.3.2 直線部分建模 58
3.3.3 基於s函數的MATLAB仿真建模 59
3.3.4 數學模型正確性驗證 61
3.4 本章小結 63
第4章 兩自由度直驅感應電機特性分析 64
4.1 透入深度法的計算過程 64
4.2 解析計算結果分析 70
4.3 兩自由度直驅感應電模型 71
4.4 兩自由度直驅感應電機旋轉運動部分法分析 72
4.4.1 旋轉運動部分起動過程分析 73
4.4.2 旋轉運動部分穩態運行分析 75
4.5 兩自由度直驅感應電機直線運動部分法分析 77
4.5.1 直線運動部分起動過程分析 78
4.5.2 直線運動部分穩態運行分析 80
4.6 兩自由度直驅感應電機縱向端部效應分析 82
4.7 本章小結 85
第5章 兩自由度直驅感應電機耦合效應分析 86
5.1 磁耦合效應解析分析 86
5.2 磁耦合效分析 88
5.2.1 旋轉電機部分對直線電機部分的磁耦合影響 89
5.2.2 直線電機部分對旋轉電機部分的磁耦合影響 99
5.3 運動耦合效應解析分析 107
5.3.1 運動耦合效應的存在 107
5.3.2 基於磁場計算模型的運動耦合效應解析分析 110
5.3.3 旋轉耦合繫數 114
5.3.4 速度耦合因子 116
5.4 運動耦合效分析 118
5.5 耦合效應影響因素分析 129
5.5.1 氣隙厚度對耦合效應的影響 129
5.5.2 銅層厚度對耦合效應的影響 131
5.6 抑制耦合效應的設計方法 133
5.7 樣機實驗驗證 135
5.8 本章小結 137
第6章 兩自由度直驅感應電機優化設計 139
6.1 氣隙厚度對電機性能的影響 139
6.2 轉子結構對電機性能的影響 142
6.3 導電層厚度對電機性能的影響 145
6.4 新型中空動子結構參數優化及性能分析 148
6.4.1 轉子次級材料確定 148
6.4.2 中空動子氣隙確定 151
6.4.3 鋼層厚度的確定 154
6.5 新型開槽鑄銅動子結構參數優化及性能分析 156
6.5.1 新型動子結構原理 156
6.5.2 三建模與驗證 159
6.5.3 動子等效參數計算驗證 161
6.5.4 動子結構對電機特性的影響 166
6.6 本章小結 173
第7章 兩自由度直驅感應電機控制方案分析及矢量控制數學建模 175
7.1 兩自由度直驅感應電機運動模型 175
7.2 兩自由度直驅感應電機速度檢測方案設計 176
7.2.1 普通速度傳感器在兩自由度直驅感應電機速度檢測中的應用局限性 176
7.2.2 基於光學接近傳感器的兩自由度直驅感應電機速度檢測裝置的設計 178
7.2.3 基於磁電感應原理的兩自由度直驅感應電機速度檢測方案 181
7.2.4 基於光電傳感器與磁電傳感器聯合的兩自由度直驅感應電機速度檢測方案設計 183
7.3 兩自由度直驅感應電機控制方案論證 184
7.3.1 控制策略的比較 184
7.3.2 總體控制方案的比較 186
7.4 兩自由度直驅感應電機矢量控制數學建模 188
7.4.1 矢量控制的基本實現思路 188
7.4.2 坐標變換 189
7.4.3 兩自由度直驅感應電機數學模型 191
7.4.4 基於轉子磁場定向的矢量控制原理 193
7.4.5 轉子磁鏈模型 195
7.5 雙變頻器供電的兩自由度直驅感應電機矢量控制繫統的建模 196
7.6 矢量控制繫統主要模塊建模 197
7.6.1 速度PI調節器模塊 197
7.6.2 主電路模塊 197
7.6.3 磁鏈計算模塊 198
7.6.4 坐標變換模塊 198
7.7 旋轉部分矢量控制繫統模型 199
7.8 直線部分矢量控制繫統模型 200
7.9 兩自由度直驅感應電機矢量控制繫統 200
7.10 本章小結 201
參考文獻 202

本書著重進行兩自由度直驅感應電機（2DOF-DDIM）設計理論、耦合效應及控制方法的研究，以期為2DOF-DDIM理論體繫的構建奠定基礎。《兩自由度直驅感應電機電磁設計、特性分析及控制繫統》通過分析一種新型2DOF-DDIM的工作機理，完成其電磁設計工作；提出復合多層理論法對電機進行建模，進行其等效電路參數的確定，並完成2DOF-DDIM繫統的數學建模；利用透入深度法、解析計算方法法完成包括縱向端部效應在內的2DOF-DDIM的特性分析；基於所建立的電機模型，研究2DOF-DDIM多種運動形式以及多定子結構下耦合效應的影響。隨後，為了改善2DOF-DDIM的性能，進行不同結構參數對電機性能影響的分析，並提出兩種2DOF-DDIM新型動子結構。最後，基於光電傳感器和磁電傳感器設計2DOF-DDIM的速度檢測方案，研究其控制方案，並建立其矢量控制模型。本書適於電氣工程領域的教師、研究生等