电机机械(修订二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书参考许多专业书刊之优点，加上作者多年教学经验编辑而成，读完本书后，将会对电机有通盘了解，并可作为升学、就学考试参考之用。本书内容分别介绍变压器、直流电机、交流电机、单相电机等四大单元，每单元均详细介绍其特性，也皆为独立单元，教师可依需要而改变授课顺序，是本适合电机、机械等科系学生使用之极佳教科书。

《现代电磁与电力电子技术：从理论到应用》 第一章 基础理论与电磁场分析 本章深入探讨了电磁现象的本征特性与数学描述，为理解电机和电力电子设备的工作原理奠定坚实的理论基础。首先，我们将回顾麦克斯韦方程组在不同介质和场强条件下的应用，重点阐述静电场、静磁场和时变场的精确建模方法。特别地，对于电机设计至关重要的磁滞、涡流效应等非线性磁学现象，我们将引入有限元分析（FEA）的数值计算方法，用以精确预测磁路中的磁通分布和能量转换效率。 在电磁场分析部分，我们将详细介绍边界条件的处理技术，包括绝缘体、导体和铁磁材料的界面效应。傅里叶级数展开与分离变量法将被用于求解复杂几何结构下的泊松方程和拉普拉斯方程。此外，本章还会涵盖电磁感应定律在交流系统中的动态表现，以及电磁波在传输线中的传播特性，这些是理解高频开关损耗和电磁兼容性（EMC）问题的先决条件。我们将通过多个实际工程案例，演示如何利用场论知识优化电磁设备的结构设计，减少漏磁和杂散损耗。 第二章 现代电力电子变换器原理 电力电子技术是实现高效能源转换的核心驱动力。本章聚焦于现代电力电子变换器的拓扑结构、控制策略及其在电能质量改善中的作用。我们将从最基本的开关器件（IGBT、MOSFET、SiC器件）的特性入手，分析其导通损耗和开关损耗模型，这是设计高频、高功率密度变换器的关键。 在拓扑结构方面，本章系统地介绍了三相电压源逆变器（VSI）、电流源逆变器（CSI）、矩阵变换器（MC）以及多电平变换器（如NPC、Flying Capacitor Topologies）的原理和优缺点。对于每一种拓扑，我们都将深入探讨其开关频率、调制策略（如SPWM、矢量控制SVPWM）的选择对输出谐波含量和直流侧电压脉动的影响。 控制系统是电力电子变换器高效运行的灵魂。本章将详细阐述基于瞬时无功功率理论的谐波抑制方法，以及在电机驱动应用中至关重要的磁场定向控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）算法的实现细节。我们还将讨论应用于电网侧的无功功率补偿和电能质量控制技术，例如基于H桥的STATCOM和UPQC系统。仿真验证部分将使用MATLAB/Simulink平台，展示不同控制策略下的动态响应和稳态性能。 第三章 旋转电机设计与性能优化 本章将电机设计过程分解为电磁设计、机械设计和热设计三个紧密关联的环节。重点关注永磁同步电机（PMSM）和异步感应电机（IM）的结构设计与参数计算。 在电磁设计方面，我们将遵循“以磁路为主，电枢为辅”的思路。针对PMSM，详细讲解了永磁体的选型、尺寸确定及其对电机反电动势波形的影响。异步电机方面，深入分析了转子槽形设计对起动转矩、过载能力和转差率的影响。本章引入了磁阻转矩的概念，并探讨了如何通过优化定子和转子几何形状来抑制转矩脉动和噪声、振动与声振粗度（NVH）。 参数计算部分，我们将推导电机空载、负载损耗的精确计算公式，包括铁损（考虑涡流频率效应）和铜耗。热设计是电机可靠运行的保障，本章提供了一套系统的热路模型，用以估算绕组和永磁体的最高工作温度，并据此指导冷却系统的设计（风冷、水冷或油冷）。最终，本章将集成先进优化算法（如遗传算法、粒子群优化）在多目标电机性能优化中的应用实例。 第四章 现代电机驱动系统集成与实践 本章将理论知识转化为完整的电机驱动系统解决方案。讨论的重点是如何将电力电子变换器与电机控制算法有效耦合，实现高动态性能和高可靠性。 驱动系统架构部分，本章首先对比了集中式驱动、分布式驱动和全数字驱动的优缺点。随后，我们详细分析了功率模块与控制器的集成挑战，特别是高压隔离、传感器信号处理和实时通信（如EtherCAT, CANopen）的应用。 在传感器技术方面，本章对比了光电编码器、解析器、磁阻式和无传感器的位置检测技术。针对无传感器控制，我们将阐述高频注入法和基于观测器的状态估计方法。 控制系统的实时实现是关键。本章介绍基于DSP/FPGA的数字控制架构，分析了采样周期对系统的影响。我们将重点讲解如何实现电流环、速度环和位置环的级联控制，以及如何设计鲁棒的滑模控制器或自整定PID控制器，以应对电机参数变化和外部负载扰动。最后，本章将通过一个典型的电动汽车牵引系统案例，演示从系统建模、参数辨识到最终整车控制策略的完整开发流程。 第五章 磁性元件设计与电磁兼容性 高效的电力电子系统离不开精心设计的磁性元件——变压器、电感器和共模扼流圈。本章专注于这些关键无源器件的设计、建模与集成。 在变压器设计中，我们将关注频率对损耗的影响，并对比传统铁氧体磁芯（如PC40, 3C90）与新型宽禁带材料磁芯的适用性。本章提供了计算漏感、绕组趋肤效应和邻近效应损耗的精确方法，指导读者选择最佳的Litz线结构和匝数分配。 电感器设计是滤波和储能的关键。本章深入探讨了气隙对电感特性的影响，以及如何通过优化磁芯几何形状来精确控制饱和电流。对于瞬态抑制，我们将讨论饱和电感器在浪涌电流限制中的应用。 电磁兼容性（EMC）是现代电子设备安全运行的先决条件。本章将分析电力电子系统中的主要噪声源（如开关边沿的dI/dt和dV/dt），并阐述抑制措施，包括合理的PCB布局、滤波器的选择（共模/差模滤波）以及屏蔽与接地技术。本章将引用IEC 61000等国际标准，指导读者进行系统的EMC设计和测试。

第零章　电机能量转换原理
0.1介绍
0.2能量来源
0.3电能转换的传统方法
0.4磁场系统中的力及力距
0.5单一及多激磁场系统
0.6多激磁场系统
0.7电场为介质时
0.8磁场为介质
0.9有气隙的磁路
习题

第一章　电磁学基本概念
1.1电磁能量转换
1.2磁场
习题

第二章　变压器原理
2.1变压器的基本原理
2.2变压器的种类和构造
2.3理想变压器
2.4实际变压器
2.5变压器的短路试验
2.6变压器的开路试验
2.7变压器的极性试验
2.8变压器的温升试验
2.9变压器的电压调整率(Voltage regulation)
2.10变压器的损失与效率
习题二

第三章　变压器
3.1三相变压器连接
3.2工具单相变压器的三相接线
3.3变压器标么值
3.4相数变换接法
3.5变压器的并联运用
3.6特殊变压器
习题三

第四章　直流电机的基础
4.1一个简例一线性电机
4.2直流发电机
4.3直流电机的构造
4.4直流机的电枢绕组
4.5实际电机中的换向问题
4.6换向作用
4.7直流电机之功率及损失

第五章　直流发电机
5.1他激式发电机
5.2分激式直流发电机
5.3串激式直流发电机
5.4复激式直流发电机
5.5电压调整率
5.6直流发电机的并联运转
习题五

第六章　直流电动机
6.1他激电动机
6.2分激电动机
6.3串激电动机
6.4复激电动机
6.5速率调整率
6.6直流电动机启动
6.7直流电动机的转速控制
6.8华德黎翁纳德系统及固态转速控制器
习题六

第七章　交流机的基础
7.1旋转磁场
7.2交流电机的感应电压
7.3交流电机定子的线圈截距之效应
7.4交流电机的感应转矩
习题七

第八章　同步发电机
8.1同步发电机的构造
8.2同步发电机的转速
8.3同步发电机内部产生电势
8.4同步发电机的等效电路
8.5开路试验及短路试验
8.6同步发电机单独运转
8.7交流发电机的并联运转
8.8同步发电机的暂态
习题八

第九章　同步电动机
9.1电动机运转的原理及构造
9.2同步电动机的启动
9.3应应启动法
9.4负载下启动同步电动机
9.5同步电动机之电枢反应及等效电路
9.6同步电动机正常激磁负载增加的效应
9.7同步电动机的特性
9.8超同步电动机
9.9同步电动机的额定
习题九

第十章　三相感应电动机
10.1感应电动机的构造
10.2感应电动机的基本原理
10.3感应电动机的等效电路
10.4感应电动机的功率与转矩
10.5感应电动机之感应转矩推导
10.6感应电动机等效电路阻抗的决定
10.7感应电动机转矩-转速特性之变化
10.8感应电动机的启动
10.9感应电动机之速度控制
10.10感应电动机的制动
10.11感应变频机
习题十

第十一章　单相感应电动机及特殊用途电机
11.1单相感应电动机
11.2单相串激式电动机
11.3推斥式电动机
习题十一

第十二章　特殊电机

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我其實是電機系畢業，但已經離開學校一段時間了。畢業的時候，覺得電機機械學得一知半解，很多東西都忘記了，而且當時覺得書本上的內容離實際應用有點距離。最近因為工作上需要，我又重新開始接觸電機機械的相關知識，發現自己真的有很多不足。看到這本「電機機械(修订二版)」，我非常感興趣，因為聽說這次修訂增加了很多內容，希望能補強我過去的知識盲點。我特別希望能看到書中有針對近幾年來一些新的電機技術的介紹，像是永磁同步馬達的發展、直流無刷馬達的應用、以及一些智慧型電機控制的趨勢。如果書中能提供一些關於這些新技術的原理說明、結構特點、以及在不同產業的應用案例，那對我來說，將會非常有價值。畢竟，科技日新月異，如果只是停留在舊的知識，很快就會被淘汰。我希望這本書能夠跟上時代的步伐，為我提供最新的資訊。另外，如果書中能針對常見的電機故障排除，提供一些系統性的分析方法和診斷技巧，那將會更有實用性。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在機械設計領域打滾多年的老兵，我必須說，電機機械這門學問，對我們機械人來說，有時候真的像是在霧裡看花。我們負責設計機器的外殼、結構、傳動系統，但最終驅動這些機械動起來的，就是電機。很多時候，我們只能依照電機工程師給的規格來設計，但如果我們自己對電機的原理多一點了解，是不是就能在設計初期就考慮到電機的散熱、震動、安裝空間等問題，進而優化整個設計？這本「電機機械(修订二版)」的出現，讓我看到了一線希望。我希望它能在不犧牲專業性的前提下，多介紹一些電機與機械介面的相關知識。例如，不同類型馬達的安裝方式、軸承的選用原則、減震設計的考量、還有如何避免電磁干擾對機械結構的影響。如果書中能提供一些與機械設計相關的圖表或計算範例，那對我來說，將會是極大的幫助。我常常覺得，電機和機械的合作，應該是天衣無縫的，而不是各行其道。一本好的電機機械書籍，應該能夠搭建起這兩者之間的橋樑，讓工程師們能夠更好地溝通與協作。我期待這本書能讓我看到更多這樣跨領域的洞見。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我對「電機機械」這個主題一直有種又愛又怕的感覺。愛的是，電機機械是整個電機工程的根基，不管是發電、輸電、用電，都離不開它。怕的是，過去接觸過的相關書籍，往往充滿了艱澀的數學推導，看得我頭昏眼花，常常覺得自己好像永遠都學不會，或者學會了也只是死記硬背，沒有真正的理解。這次看到這本「電機機械(修订二版)」，我抱持著一種「姑且一試」的心情。我不是電機系出身，但工作上會接觸到一些電機相關的設備，所以想藉由這本書來補強自己的知識。我比較擔心的是，如果這本書的內容還是非常學術化，對我這種跨領域學習的人來說，會不會太難入門？我比較期待的是，它能不能用比較淺顯易懂的方式，結合一些生動的比喻或圖解，來解釋像是電磁感應、力矩產生這些比較抽象的概念。如果能有附帶一些簡單的實例，或者是一些常見電機設備的原理介紹，例如我們生活中隨處可見的風扇馬達、洗衣機馬達，它們的結構和運作原理是怎樣的，這樣我應該會比較容易連結到實際生活。希望這本書能夠讓我對電機機械有更全面、更清晰的認識，而不是停留在「知道有這個東西」的程度，而是能夠真正理解它的「為什麼」。

评分☆☆☆☆☆

對於我來說，這本書不只是一本教科書，更像是一個回憶。大學時期，就是用一本泛黃的「電機機械」課本，度過了無數個挑燈夜讀的夜晚。當時的內容，對於初學者來說，確實有些挑戰，很多概念都需要反覆咀嚼才能消化。如今，看到這本「電機機械(修订二版)」，我最期待的，是它能否在保持原有經典理論的紮實基礎上，注入更多現代化的教學方法。例如，我希望書中能有更多彩色圖案，能夠更清晰地展示電機的內部結構、磁場分佈、以及電流的流動路徑。如果能搭配一些動畫模擬或者互動式學習資源，那肯定會大大提升學習的樂趣和效率。我記得以前在學習變壓器原理時，如果能有模擬變壓器在不同負載下，其繞組電流、磁通量、以及效率變化的動畫，那一定會比單純看公式來得更直觀。此外，我也希望這本書能夠在章節安排上，有所創新，也許可以將某些理論概念與實際應用案例結合得更緊密，讓讀者能夠在學習理論的同時，就能看到它的實際價值。

评分☆☆☆☆☆

這本書，我真的找了好久！大學時念電機系，那時候的課本，說是「電機機械」，但翻開來，怎麼好多公式都看不太懂，圖也模模糊糊的。老師講得口沫橫飛，但下課後，腦袋裡就像被灌滿了一團漿糊，知道有這麼回事，但就是抓不到重點。後來出了社會，做起跟電機相關的工作，發現很多理論知識真的需要紮實，不然在現場調修、設計的時候，常常會遇到瓶頸，看著別人輕鬆解決問題，自己卻一籌莫展，那種感覺真的很不好受。這次看到這本「電機機械(修订二版)」，光是書名就讓我眼睛一亮，而且聽說這次的修訂，有針對很多過去學術界和業界都覺得比較難以理解的部分做了解釋和補充，真的讓我充滿期待。我特別希望這本書在理論的深入探討之外，也能多一些實務上的案例分析，像是馬達運轉時的各種異常狀況，或者變壓器在不同負載下的表現，如果有實際數據和圖表來佐證，那肯定會幫助我們這些現場的工程師更快速地掌握問題的關鍵，甚至能預防問題的發生。台灣的電機工程發展這麼多年，從早期的工業生產到現在的高科技產業，都離不開電機機械的基礎，一本好的教科書，真的是承先啟後的關鍵。我希望這本書能夠成為我們這代工程師，甚至下一代的基石，讓大家都能在這個領域更上一層樓。