相關主題
商品描述
本書聚焦無鐵芯永磁同步平面電機技術，系統闡述其設計理論、關鍵技術及工程應用。針對光刻等前沿領域對多自由度高精度運動平臺的需求，梳理磁浮平面電機從一維到二維磁鋼陣列的技術演進，剖析典型構型特點與應用場景。重點圍繞建模、驅動、控制三大環節，構建二維周期與非周期磁場下的統一推力模型，探討剛體/柔體動力學電流分配策略、計算驅動方法及多軸解耦控制技術，並通過大行程模塊化電機與動磁式電機並行優化設計實例，展現理論與工程實踐的結合。
作者簡介
1979~1983年，北京師範大學，無線電電子學專業，獲理學學士學位 1988~1993年，中國礦業大學，計算機技術與應用專業，獲工學碩士學位 1998~2001年，中國礦業大學，機械設計及理論，獲工學博士學位1983~1996年，中國礦業大學講師 1997~2004年：中國礦業大學副教授 2004~2007年：清華大學，副教授 2008~至今：清華大學，（長聘）教授，博導精密儀器發表學術論文200余篇，其中高影響因子論文60余篇，被SCI他引超過1000余次；申請發明專利200余項、授權發明專利150余項。北京華卓精科科技股份有限公司首席科學家
目錄大綱
前言
第1章 緒論 1
1.1 應用需求 1
1.2 磁浮平面電機發展歷史 3
1.2.1 基於一維磁鋼陣列的平面電機研究 5
1.2.2 基於二維磁鋼陣列的平面電機研究 6
1.2.3 動圈式與動磁式平面電機對比分析 7
1.2.4 磁浮平面電機的產業應用 9
1.3 磁浮平面電機關鍵技術 11
1.3.1 平面電機設計方法 11
1.3.2 平面電機驅動及控制方法 15
1.4 本書大綱 19
參考文獻 20
第2章 基於二維周期磁場的無鐵芯永磁平面電機建模 25
2.1 引言 25
2.2 二維周期磁場下的平面電機 25
2.3 平面電機二維周期磁場建模 26
2.4 統一推力模型 27
2.4.1 線圈位置與形狀姿態的解耦特性 27
2.4.2 統一模型的形式 30
2.4.3 統一模型的一般性 32
2.5 統一推力模型的建模應用 38
2.5.1 適用於任意線圈的快速建模方法 38
2.5.2 適用於任意繞制閉環線圈的建模方法 39
2.6 統一推力模型實例 42
參考文獻 46
第3章 基於二維非周期磁場的無鐵芯永磁平面電機推力建模 47
3.1 引言 47
3.2 基於周期磁場假設建模方法存在的問題 47
3.3 二維非周期磁場下的平面電機 48
iv 無鐵芯永磁同步平面電機設計與應用
3.4 平面電機二維非周期磁場建模 49
3.4.1 二維非周期區域剩磁函數表達 49
3.4.2 平面電機二維非周期磁場求解 59
3.4.3 平面電機二維非周期磁場驗證 61
3.5 擴展統一推力模型構建 63
3.6 擴展統一推力模型實例 66
參考文獻 68
第4章 無鐵芯永磁平面電機的電流分配方法 70
4.1 引言 70
4.2 電流分配基本概念 70
4.3 基於剛體動力學的電流分配方法 71
4.3.1 D-Q電流分配方法 71
4.3.2 最小二乘法電流分配方法 73
4.4 基於柔體動力學的電流分配方法 77
4.4.1 動圈式平面電機 78
4.4.2 動磁式平面電機 79
參考文獻 80
第5章 無鐵芯永磁平面電機計算驅動方法 82
5.1 引言 82
5.2 計算驅動理論框架 82
5.3 電機動力學模型構建 83
5.4 推力系數辨識 87
5.4.1 推力系數離線辨識 88
5.4.2 推力系數在線辨識 92
5.5 精準電流計算 96
5.6 仿真與實驗驗證 99
5.6.1 直線電機仿真與實驗驗證 99
5.6.2 平面電機仿真驗證 107
參考文獻 110
第6章 無鐵芯永磁平面電機多軸解耦控制 112
6.1 引言 112
6.2 多軸耦合效應產生機理 112
6.2.1 數學定義 112
6.2.2 耦合效應機理建模 114
6.3 基於懸浮出力的模型偏差標定 117
6.3.1 磁心標定過程 119
6.3.2 質心標定過程 120
6.3.3 標定過程小結 121
6.4 多軸解耦控制實驗 122
6.4.1 實驗設置 122
6.4.2 磁心標定實驗 125
6.4.3 質心標定實驗 126
參考文獻 129
第7章 大行程可旋轉模塊化磁浮平面電機 130
7.1 引言 130
7.2 模塊化磁浮平面電機基礎 130
7.3 平面電機樣機設計 132
7.3.1 平面電機構型優化設計 132
7.3.2 平面電機參數優化設計 136
7.3.3 平面電機整機結構設計 139
7.4 系統性能測試 143
7.4.1 大行程大角度旋轉實驗 143
7.4.2 電流分配實驗 145
第8章 動磁式平面電機並行優化設計 150
8.1 引言 150
8.2 平面電機並行優化 150
8.2.1 整體電磁性能優化 150
8.2.2 剛度性能計算框架 153
8.2.3 電磁性能與剛度性能並行優化框架 155
8.2.4 並行優化結果 156
8.3 超精密測量系統設計 157
8.4 系統性能驗證 159
8.4.1 並行優化性能驗證 159
8.4.2 百毫米級行程納米級精度驗證 160
參考文獻 162
第9章 未來展望 163
9.1 引言 163
9.2 建模與仿真技術的深化 163
9.2.1 下一代力/推力模型的探索 163
9.2.2 多物理場耦合仿真與數字孿生技術的應用 164
9.2.3 覆雜幾何結構與系統動力學先進仿真工具 164
9.3 驅動、控制與執行智能化的革新 164
9.3.1 計算驅動技術的持續演進 164
9.3.2 智能化電流分配與多軸協同控制 165
9.3.3 先進測量技術與多傳感器信息融合 165
9.3.4 分布式驅動與多傳感融合控制的智能體技術展望 165
9.4 新一代設計、制造與系統集成理念 166
9.4.1 整體化與並行優化設計策略的深化 166
9.4.2 模塊化與可重構平面電機技術的發展 166
9.4.3 新型材料與先進制造技術的探索與應用 166
9.4.4 高效智能熱管理解決方案的革新 166
9.5 拓展應用領域與新興市場機遇 167
9.6 總結與展望 167
參考文獻 168
