第3版前言 本书是由教育部高等学校自动化专业教学指导委员会牵头规划并以全国招标形式确定的统编教材。本书既涉及有刷直流电机、变压器、感应电机、电励磁同步电机及其拖动控制系统以及控制电机等传统内容，也包含永磁同步电机、无刷永磁直流电机、变磁阻电机（开关磁阻与步进电机）、直线永磁同步电机等最新知识。 本书注重物理概念、分析方法和系统性，删繁就简，强调实用，从控制系统与电力电子技术角度全面探讨了电机与拖动传统的相关内容，并以其鲜明的特点得到了本领域众多专家和广大读者的厚爱。本书自2006年9月首次出版至2020年11月，已被160所国内知名高校选作教材，重印20余次，总销量达5万余册。本书先后被评为普通高等学校“十一五”国家级规划教材、“十一五”国家级精品教材、山东省高等学校优秀教材一等奖以及山东省普通高等教育一流教材等。 本书按照第2版所遵循的原则，根据教学过程中出现的问题及工程实际和科研需要，并吸收和归纳了国内外近8年来的优秀教材成果，对第2版中的内容进行了修订和完善。具体调整内容如下： （1） 对第2版中解释不到位的内容进行了补充，增加了更多的物理概念解释； （2） 添加了有关运动规划曲线、传动机构最佳传动比与惯量匹配的知识； （3） 增补了直线永磁同步电动机的详细内容； （4） 删去了几种常用生产机械负载功率的计算一节。 （5） 对原书中出现的印刷错误进行了全面的修改。 本书可作为工业自动化、人工智能与机器人、电气自动化、机电一体化以及现代车辆工程等相关专业的教材，也可作为相关专业“运动控制系统”课程的入门教材。对于长期从事电动汽车、运动控制领域产品开发的工程技术人员更新知识，并了解本领域内的最新成果，本书也具有重要的参考价值。 本书第3版由刘锦波教授负责教材体系结构及内容调整和安排。其中，第3.9节、第6.4节以及第12章由张承慧教授负责修订，其余各章节均由刘锦波教授完成，以保持本书第3版的前后风格一致。 本书承蒙上海大学的陈伯时教授担任主审。英国谢菲尔德大学的诸自强教授（英国皇家工程院院士）、天津工业大学的夏长亮教授（中国工程院院士）、清华大学的杨耕教授、浙江大学的沈建新教授均对本书提出了许多宝贵的意见和建议。对此，编者向他们以及对本书给予关怀和帮助的其他同仁们表示由衷地感谢。 近三十年来，电机与运动控制领域取得了长足的进步，尤其在交流伺服电动机及其控制方面。本书力求以简洁、通俗的语言对相关内容加以归纳和总结，以适应发展的要求。尽管做出了很大努力，但限于作者的水平，书中错误和不妥之处仍在所难免，恳请广大读者一如既往地批评指正。 作者 2023年10月 第2版前言 本书是普通高等学校“十一五”国家级规划教材，它是由教育部高等学校自动化专业教学指导委员会牵头规划并通过全国招标形式确定的统编教材。教材对各种类型电机及其拖动系统进行了全面介绍。内容涉及传统的有刷直流电机、感应电机、各种类型的同步电机、变磁阻电机(开关磁阻与步进电机)及其拖动控制系统、变压器以及各类控制电机等知识。 教材自2006年9月首次出版以来，以其鲜明的特色深受广大电气传动领域读者的厚爱。该教材于2007年被评选为首批“十一五”国家级精品教材，并于2008年获得山东省高等学校优秀教材一等奖。由于教材注重物理概念和分析方法，删繁就简，强调实用，从系统的角度全面讨论电机与拖动的传统知识和最新内容，因而取得不错的销量。截至2015年1月，本书已重印11次，总销量达29500册。 同第1版一样，本书第2版仍然遵循如下宗旨： (1)从运动控制系统的角度讨论电机与拖动的全部内容，换句话说，应从“电机+电力电子变流器+控制策略”角度出发，而不是从单纯电网供电或电机设计角度讨论各类电机及其拖动的相关内容； (2)按照先定性、后定量再到分析、计算的顺序引入各类电机的运行原理、控制方案及其拖动系统的组成等知识，以符合大多数读者的认知规律； (3)强调物理概念，辅佐以数学描述； (4)侧重电机的外部特性及其控制方法，淡化内部绕组及磁路结构，重在实用； (5)反映电机与拖动(或运动控制)领域的最新知识和理念，以满足当前工程实际的要求。 按照上述原则，《电机与拖动》第2版在保持了第1版基本特色的基础上，借鉴了近30多年国内外的课程改革和自身教学的成果和经验，吸收了近8年来教材使用过程中读者的反馈意见和建议，在不失本课程教学传统的前提下，对全书内容和章节安排作了较大调整。主要体现在如下几方面： (1)保留了传统教材以基于符号法的正弦相量为分析工具(其基本特征是采用等效电路、相量图等手段)的主线，同时增加了以综合矢量为分析手段的另一条主线内容。这主要基于两点考虑： 一是传统的相量分析仅适用于正弦电源供电(主要是电网供电)下交流电机的分析，而对于以电力电子变流器供电下的各类交流电机，由于其绕组外加电压或电流均为非正弦，上述手段不再有效； 二是对包括磁场定向的矢量控制、直接转矩控制、梯形波电势波形的无刷直流电机等在内的最新拖动控制系统的深刻理解需要以综合矢量为基础的新的数学工具。(2)强化了各类电机与电力电子变流器之间的关联性，以突出电机的各种控制变量在供电变流器中是如何具体实现以及变流器的局限性等物理概念。(3)完善了电机在传动领域内的四象限运行(即电机既运行在电动机又可运行在发电机状态)的知识，并充实了供电变流器工作在四象限伏-安特性(即整流、逆变状态)的内容。(4)增加了对包括矢量控制、直接转矩控制等在内的最新知识，并进一步完善了无刷直流、开关磁阻等机电一体化电机的内容。与第1版相比，《电机与拖动》第2版在遵循上述原则上走得更远。可以相信，上述尝试和努力，将使本书内容更加系统，结构更加合理，知识更加完善。 本书第2版各章节的调整和增减的具体内容如下： (1)第1章增加了有关永磁体组成磁路的分析方法一节，以满足目前各类永磁电机日益应用增多的需要。(2)删去了第1版第3章中目前工程应用较少的直流电力拖动系统四象限运行中的实例分析。(3)删去了第1版第4章(变流器供电下直流电机的机械特性)，将有关内容精炼并归并到第3章(直流电机的电力拖动)中，以确保第2版全书的体系结构一致。(4)在第2版第5章(三相异步电机的建模与特性分析)中增加了三相交流电机的综合矢量与坐标变换的内容； 在第2版第6章(三相异步电机的电力拖动)中增加了变频调速的供电变流器及其调制方案一节，内容涉及三相桥式逆变器及其SPWM以及SVPWM调制技术，由此得到三相交流电机定子电压综合矢量的具体实现方案； 同时，在第2版第6章中还增加了基于综合矢量控制的高性能交流调速系统方案一节，内容涉及基于定子电流综合矢量的调速系统——转子磁链定向的矢量控制以及基于定子磁链综合矢量的调速系统——直接转矩控制的基本思想、物理概念以及系统组成。以上内容组成了全书以综合矢量为分析手段的主线。(5)将第1版第9章中的变流器供电同步电机的制动内容调整至第2版第6章，使体系结构更加合理。(6)重新修改完善了第1版第10章中有关三相永磁同步电机的内容，尤其是永磁无刷直流电机的有关内容； 增加了目前在电动车领域内使用较多的正弦波分数槽集中绕组和梯形波分数槽集中绕组的内容以及有关永磁无刷直流电机正、反转与四象限运行的知识。(7)全面调整修改了开关磁阻电机的有关内容并增加了开关磁阻电机的能量转换与定子磁链—电流图的知识。(8)删去了目前工程实际中应用较少的超声波电机知识。此外，对第1版中许多解释不够的内容也进行了全面修订。 本书可作为自动化、电气自动化、机电一体化以及现代车辆等相关专业的本科生教材，也可作为相关专业“运动控制系统”课程的入门教材。对于长期从事运动控制领域产品开发的工程技术人员更新知识，并了解本领域内的最新成果，本书也具有重要的参考价值。 本教材第2版由刘锦波教授担任主编，负责教材体系结构及全部内容的修订； 原书第1版中的第4章以及第7章由张承慧教授编写，这些内容部分被浓缩在第2版中的3.8节以及第6章中； 其中，第6章6.2.2节中的第3、第4部分、6.2.4节、6.4节属于新增章节，均由刘锦波教授编写，以保持教材第2版的前后风格一致。 本教材承蒙上海大学陈伯时教授担任主审，英国谢菲尔德大学的诸自强教授、清华大学的杨耕教授、天津工业大学的夏长亮教授、浙江大学的沈建新教授也对本教材提出了许多宝贵的意见和建议，对此，编者向他们以及对本教材给予过关怀和帮助的其他同仁们表示衷心的感谢。 此外，编者仍然要感谢的是“高等学校自动化专业系列教材”编审委员会为编者提供的机会，特别要感谢的是清华大学出版社的王一玲编辑及其团队，他们为本书的编辑和出版做了大量而细致的工作。 本教材第2版从下笔修订到最终完稿耗时仅1年的时间，编者深知个中的滋味并由此对书籍充满了敬畏。但一想到有成千上万的读者因本教材成长并喜欢上运动控制领域，编者就倍感欣慰。运动控制领域的成果日新月异，编者力求以最简洁、通俗的语言对其进行归纳总结。但由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者一如既往的批评指正。 作者 2015年4月 第1版前言 本书根据全国高等学校自动化专业教学指导委员会制定的教材规划，并按照“高等学校自动化专业系列教材”编审委员会拟订的《电机与拖动》教材大纲编写而成。 随着电机及其控制理论的不断发展，各门学科的渗透，运动控制(或电气传动)领域已发生根本性的变化。许多新思想、新方法在该领域得到应用，许多新原理电机不断涌现。为了能够既保留传统知识的精华，又尽可能反映上述最新进展情况，满足当前工业现场对“电机与拖动”课程的要求，编者结合多年来的教学体会和科研经验，参考了国内外许多参考文献，并根据本科教学改革的经验以及传统教材所暴露的问题，编写了这本《电机与拖动》教材。 与传统教材相比，本教材在体系结构上作了较大调整，角度独特，内容新颖。主要表现在： (1)将《电机学》与《电力拖动基础》教材有机地融为一体，以节省传统内容的教学时间； (2)重在介绍基本概念、基本运行原理与基本运行特性，并强调实用； (3)为适应当前工业发展的需要，增加了不少电机与系统结合以及新型电机的内容，如变流器供电下直流电机的机械特性、三相鼠笼式异步电动机的软起动、正弦波永磁同步电动机与永磁无刷直流电动机、开关磁阻电机以及超声波电机、步进电机的细分驱动等； (4)增加了有关MATLAB的仿真内容，有利于读者借助计算机手段加深对内容的体会和理解； (5)在内容阐述上，服务于系统，并从电力电子变流器供电角度入手对有关电机与拖动的问题进行分析与讨论。除此之外，每一章还单独安排了内容简介、本章小结等内容，以方便自学。 本教材是在原讲义基础上改编而成的，吸取了国内外许多优秀教材的精华。编者对这些优秀教材不可能一一列出，但其中不能不提到的有： 顾绳谷编写的《电机及拖动基础》、李发海编写的《电机与拖动基础》、A.E.Fitzgerald编写的Electric Machinery(Six Edition)、B.K.Bose编写的Modern Power Electronics and AC Drives、陈伯时编写的《电力拖动自动控制系统》。编者对上述教材的作者所做出的贡献表示由衷的敬意，并感谢他们为本教材所提供的出色基础。 此外，编者也要对本教材其他参考文献的作者表示衷心谢意。 本教材适用对象为工业自动化、电气自动化以及机电一体化等专业的本科生，也可作为相关专业“运动控制”课程的基础性教材。对于长期从事运动控制领域的工程技术人员更新知识，并了解本领域的最新成果，本教材也具有重要的参考价值。 本教材由刘锦波教授担任主编，负责教材的体系结构和统编工作。其中，第4章和第7章由张承慧教授编写； 第13章由刘玫教授编写； 其余各章内容均由刘锦波教授编写。 本教材承蒙上海大学的陈伯时教授担任主审，并自始至终给予本教材以极大的关注。陈教授热情的指导、严谨的学风以及渊博的知识，使编者受益匪浅，相信也会使本教材增辉不少。浙江大学的陈永校教授、山东大学的胡颂尧教授也对本教材提出了许多宝贵的意见和建议。对此，编者向他们以及对本教材给予过关怀和帮助的其他同仁们表示衷心感谢。 此外，编者还要感谢的是“高等学校自动化专业系列教材”编审委员会为编者提供了这次宝贵的机会，特别要感谢的是清华大学自动化系萧德云教授以及清华大学出版社王一玲编辑，他们为本教材付出了辛勤劳动。 本教材得到了清华大学出版社出版基金、教育部留学归国人员启动基金(2003.406)和山东省中青年科学家基金(03BS093)的资助。 编教材难，编一本好教材更难。本教材从下笔、修改到最终定稿历时一年半多的时间，编者深知个中的滋味。尽管如此，本教材还是力图将有关内容及最新成果以最简洁、通俗的语言呈现给广大读者。由于编者水平有限，书中难免存在不少错误和不当之处，恳请广大读者批评指正。 作者 2006年2月

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