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前言1

绪论1

0.1　控制元件的作用和分类1

目录1

0.2　本书的主要内容2

0.3　电磁学的基本概念与定律3

0.3.1　磁场3

0.3.2　磁路定律4

0.3.3　电磁感应定律6

0.3.4　电磁力与电磁转矩7

0 3.5　圆柱面磁场间的力矩8

0.4　运动控制系统的执行元件9

第1章　直流电动机及其控制10

1.1　直流电机及其基本结构10

第一篇　电动机及其控制10

1.1.1　磁极和定子铁心11

1.1.2　电枢绕组和电枢铁心12

1.1.3　换向器和电刷装置12

1.2　电机中的磁性材料14

1.2.1　铁磁物质14

1.2.2　永磁材料的磁化特性15

1.2.3　永磁材料的工作点17

1.2.4　常用的永磁材料19

1.2.5　永磁电机的磁路结构20

1.3　直流电机工作原理21

1.3.1　电磁力定律和电磁感应定律21

1.3.2　直流电动机的工作原理22

1.4　电机磁场、电枢反应与换向25

1.5　直流电动机的特性与控制方法28

1.5.1　直流电动机的基本关系式29

1.5.2　直流电动机的静态特性与控制方法33

1.5.3　直流发电机41

1.5.4　直流电动机的工作状态43

1.5.5　直流电动机的动态特性46

1.6　直流伺服电动机50

1.6.1　低惯量型直流伺服电动机51

1.6.2　宽调速直流伺服电动机53

1.7　直流力矩电动机54

1.7.1　概述54

1.7.2　直流力矩电动机55

1.8　有限转角直流力矩电动机57

1.9　直流电动机的选择58

1.9.1　直流电动机的型号与额定值58

1.9.2　电机运行曲线59

1.9.3　电机的黏滞阻尼59

1.9.4　电机参数的选择60

1.10　例题63

习题66

第2章　变压器69

2.1　变压器的用途和结构69

2.1.1　变压器的用途69

2.1.2　变压器的基本结构69

2.2　变压器的理论基础70

2.2.1　变压器的工作原理70

2.2.2　变压器的空载运行71

2.2.3　变压器的负载运行73

2.3　等值电路和副边的折算值76

2.3.1　等值电路76

2.3.2　副边折算值与变压器相量图77

习题78

3.1.2　异步电动机的结构特点80

3.1.1　异步电动机的分类及应用80

第3章　异步电动机及其控制80

3.1　异步电动机的结构特点和工作原理80

3.1.3　异步电动机的工作原理82

3.1.4　旋转磁场83

3.2　交流绕组磁场的分析87

3.2.1　单相绕组的脉振磁场87

3.2.2　两相和多相绕组的圆形旋转磁场92

3.2.3　两相绕组的非圆形旋转磁场94

3.3　异步电动机的主要特性95

3.3.1　基本方程95

3.3.2　等效电路图98

3.3.3　圆形旋转磁场时的电磁转矩表达式99

3.4　三相异步电动机100

3.4.1　三相异步电动机的基本知识100

3.4.2　三相异步电动机的调速104

3.4.3　异步电动机的电气控制113

3.5　两相电动机115

3.5.1　两相电动机的分类115

3.5.2　圆形旋转磁场时两相电机的机械特性115

3.5.3　非圆形旋转磁场的机械特性116

3.5.4　两相伺服电动机的控制方法与特性119

3.5.5　两相伺服电动机的动态特性122

3.5.6　两相伺服电动机与直流伺服电动机性能比较124

3.6　单相异步电动机125

3.6.1　工作原理125

3.6.2　启动方法和基本类型126

3.7　单相串励电动机128

3.7.1　单相串励电动机的基本结构和工作原理128

3.8　电动机应用实例129

3.7.4　交直流两用串励电动机129

3.7.3　单相串励电动机的应用129

3.7.2　单相串励电动机的特性129

习题132

第4章　小功率同步电动机133

4.1　同步电动机的构造和分类133

4.2　永磁式同步电动机133

4.3　磁阻同步电动机137

4.4　磁滞同步电动机139

4.5　电磁减速式同步电动机143

习题145

第5章　步进电动机与其控制146

5.1　概述146

5.2　磁阻式步进电动机的工作原理147

5.2.1　磁阻式步进电动机的结构特点147

5.2.2　磁阻式步进电动机的工作原理149

5.3　磁阻式步进电动机的静态特性154

5.3.1　单相通电154

5.3.2　多相通电158

5.4　磁阻式步进电动机的运行特性160

5.4.1　单步运行状态160

5.4.2　连续运行状态164

5.5　永磁式和混合式步进电动机172

5.5.1　永磁式步进电动机172

5.5.2　混合式步进电动机173

5.6　步进电动机的驱动器175

5.6.1　引言175

5.6.2　功放输出级电路176

5.7　步进电动机的选择183

习题184

6.1　无刷直流电动机的结构185

第6章　无刷直流电动机与交流伺服电动机185

6.2　位置传感器186

6.3　无刷直流电动机的工作原理187

6.3.1　霍尔电机工作原理187

6.3.2　通电状态与磁状态角190

6.3.3　转矩波动191

6.3.4　单向转动的电机与可逆转的电机191

6.3.5　动态方程191

6.4　交流伺服电动机192

6.4.1　矩形波电流驱动的交流伺服电动机192

6.4.2　正弦波电流驱动的交流伺服电动机193

6.4.3　交流伺服电动机的选用195

6.4.4　全数字式交流伺服系统195

6.5　无位置传感器的无刷直流电动机196

6.7　开关磁阻电动机197

6.6　直流无刷电动机的应用197

第7章　直线电动机199

7.1　直线直流电动机199

7.1.1　工作原理199

7.1.2　直线直流电动机的静、动态特性200

7.2　直线感应电动机202

7.2.1　工作原理202

7.2.2　结构形式202

7.2.3　特性与控制方式203

7.2.4　用途和特点204

7.3　直线步进电动机205

7.3.1　结构和工作原理205

7.3.2　平面电动机207

第8章　测量元件概述208

8.1　测量元件的组成、作用和分类208

第二篇　测量元件208

8.2　测量元件的特性210

8.2.1　静特性210

8.2.2　动态特性213

第9章　旋转变压器与感应同步器215

9.1　旋转变压器215

9.1.1　概述215

9.1.2　旋转变压器的结构215

9.1.3　正余弦旋转变压器的工作原理216

9.1.4　线性旋转变压器221

9.1.5　旋转变压器的应用222

9.2　多极旋转变压器224

9.3　感应同步器227

9.3.1　感应同步器的结构227

9.3.2　感应同步器的工作原理230

9.3.3　感应同步器的信号处理方式234

9.3.4　鉴相型数字编码装置236

9.3.5　鉴幅型数显表240

习题243

第10章　测速元件及测速方法244

10.1　直流测速发电机244

10.1.1　直流测速发电机的结构244

10.1.2　基本关系式与输出特性244

10.1.3　输出特性的误差分析246

10.2　异步测速发电机251

10.3　由位移传感器的脉冲信号求转速253

第11章　编码器与光栅255

11.1　编码器255

11.1.1　增量码盘255

11.1.2　绝对值码盘258

11.2.1　概述261

11.2　光栅261

11.1.3　混合式码盘261

11.2.2　直线光栅的工作原理262

11.2.3　位移-数字转换原理264

第12章　阻容感传感器265

12.1　电阻式传感器265

12.1.1　电位器265

12.1.2　应变式电阻传感器267

12.2　电感式传感器269

12.2.1　概述269

12.2.2　变压器式传感器270

12.3　电容式传感器274

第13章　热电式传感器283

13.1　热电偶283

13.1.1　工作原理和结构283

13.1.2　自由端温度的处理与补偿287

13.2　热电阻289

13.3　热敏电阻290

13.4　晶体管、集成电路型温度传感器292

第三篇　功率放大元件293

第14章　功率放大器概述293

14.1　电力电子器件简述293

14.2　功率放大器的类型和要求294

14.3　线性功率放大器295

14.3.1　线性功率放大器的优缺点295

14.3.2　分立组件的线性功率放大器的基本结构296

14.3.3　分立组件的线性功率放大器典型电路296

14.3.4　功率放大器设计和使用中的几个问题298

14.3.5　电流源型线性功率放大器303

14.3.6　集成功率放大器303

15.2　晶体管的运行区域308

15.1　概述308

第15章　脉宽调制型（PWM）功率放大器308

15.3　晶体管电路的开关过程310

15.3.1　纯电阻负载311

15.3.2　电阻-电感负载312

15.3.3　有续流回路的电阻-电感负载314

15.4　PWM功率放大器输出级的工作原理315

15.4.1　双极性输出316

15.4.2　单极性输出319

15.4.3　有限单极性输出322

15.5　PWM放大器的特性323

15.6　PWM功率放大器设计和使用中的几个问题328

15.7　脉宽调制器的典型电路332

15.8　PWM电路的电源及泵升电压335

15.9　正弦波脉宽调制（SPWM）电路原理337

16.1　概述339

第16章　液压元件339

第四篇　其他元件339

16.2　叶片式液压马达341

16.3　轴向柱塞式液压马达342

16.4　径向柱塞式液压马达342

16.5　电液伺服阀343

16.6　阀控液压马达的传递函数345

第17章　陀螺传感器与超声波电动机347

17.1　陀螺传感器347

17.2　超声波电动机348

第18章　微传感器与微执行器350

18.1　微机电元件的应用350

18.2　微机电器件的加工技术与工艺350

18.3　微传感器352

18.4　微执行器355

参考文献358