高精度平面电机技术--聚文网

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内容简介

《高精度平面电机技术》共分九章，主要内容包括平面电机关键技术、平面电机的设计和工艺、磁场分析方法研究、直线执行器电磁建模、直线执行器控制研究、磁悬浮平面电机控制研究、平面电机控制系统设计、三自由度平面电机运动控制实验。《高精度平面电机技术》共分九章，主要包括平面电机关键技术、平面电机的设计和工艺、磁场分析方法研究、直线执行器电磁建模、直线执行器控制研究、磁悬浮平面电机控制研究、平面电机控制系统设计、三自由度平面电机运动控制实验。

前言
第1章概述1
1.1无铁平面电机的研究意义2
1.2无铁平面电机的研究现状2
第2章平面电机关键技术5
2.1永磁和绕组阵列5
2.2电磁执行器10
2.3悬浮和轴承11
2.4位置传感器12
第3章平面电机的设计和工艺13
3.1结构设计13
3.2电磁部分设计和工艺15
3.3机械部分设计和工艺22
第4章磁场分析方法研究28
4.1相关电磁理论28
4.2基于傅里叶分解的磁场谐波分析法30
4.3表面等效磁荷分析法36
第5章直线执行器电磁建模42
5.1麦克斯韦应力张量法42
5.2虚功法和洛伦兹力法55
5.3各类电磁力建模方法对比72
5.4电路建模78
第6章直线执行器控制研究85
6.1Halbach直线执行器设计85
6.2基于dq变换的电磁力解耦控制模型89
6.3执行器电流控制策略90
6.4执行器控制实验91
第7章磁悬浮平面电机控制研究97
7.1基于模式力的动力学建模97
7.2基于小信号分析的运动控制方程100
7.3基于模式力的运动控制策略103
第8章平面电机控制系统设计111
8.1控制系统硬件设计111
8.2软件设计130
第9章三自由度平面电机运动控制实验142
9.1解耦和控制策略143
9.2平面电机定位实验145
参考文献153

摘要

在许多高新技术领域，如集成电路制造、微型机械装配、生物细胞作业、超精密加工及测量等，都需要具有高速度和高精度的两维定位装置。然而，传统的叠加式二维定位平台无法摆脱机械式传动机构和摩擦所带来的固有缺点，包括定位精度较低、动子部件质量较大、响应速度慢、制造成本高等。因此基于直接驱动的磁浮/气浮平面直接驱动电机被提出来实现高速度和高精度定位，因动子平台在一个近似平面的空间范围内运动，业界称为平面电机。与传统的两维定位装置相比，平面电机具有直接驱动、无摩擦、无反冲、功耗小、定位精度高等优点。
    本书结合编者所在东南大学参与的多个平面电机相关的科技项目和社会实践，从平面直接驱动技术的现状、无铁平面电机的关键技术综述、平面电机的电磁力建模方法、平面电机的设计原则和案例、用于平面驱动的直线执行器的建模、直线执行器的控制策略、磁悬浮平面电机建模、平面电机控制系统设计、平面电机的三自由度运动控制策略等方面，全面阐述了平面电机的基本原理、建模方法、设计原则和控制策略，并以一种由四组直线电机驱动的平面电机为例，给出了平面电机控制器的设计方案和控制效果。
    本书共分9章，主要内容包括平面电机关键技术、平面电机的设计和工艺、磁场分析方法研究、直线执行器电磁建模、直线执行器控制研究、磁悬浮平面电机控制研究、平面电机控制系统设计、三自由度平面电机运动控制实验。本书内容理论系统全面、可读性强、实用性高，可供从事直线和平面高精度伺服驱动的工程技术人员学习使用，也可供高等院校的机电类专业师生参考。
    本书受“东南大学出版基金”资助，在此表示衷心的感谢。感谢导师黄学良教授对本书部分研究内容的指导和建议，感谢张前、谭力、程永飞、孙立成等研究生对书稿资料搜集和整理做出的贡献。
    由于作者水平和时间所限，书中不妥和错误之处在所难免，作者真诚地希望广大读者对本书的各个方面给以批评指正（电子邮箱：zhougan2002@seu.edu.cn）。

    作  者
    2015年6月

高精度平面电机技术

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