前言

電機是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，誕生于19世紀(jì)20年代，迄今已有近200年的歷史。與其大致同期出現(xiàn)的電報機、白熾燈等，已被不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)所取代而逐步退出歷史舞臺，而電機不僅呈現(xiàn)出頑強的生命力，成為近代工業(yè)革命的活化石，且不斷煥發(fā)新的生機。社會經(jīng)濟的快速發(fā)展對電機的需求與日俱增，電機應(yīng)用場合已經(jīng)從常規(guī)工業(yè)驅(qū)動，全面拓展至航空航天、交通運輸、數(shù)控設(shè)備、機器人等高科技領(lǐng)域，應(yīng)用地點也從地面立體化延伸拓展到深空、深海、深地。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姍C性能的個性化需求，催生了各種不同結(jié)構(gòu)特點、不同工作原理、不同性能優(yōu)勢的新型電機。特別是一些多工作諧波電機，如磁齒輪電機、永磁游標(biāo)電機、無刷雙饋電機等，依靠磁場調(diào)制原理工作，給電機理論帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)電機理論已難以準(zhǔn)確闡釋部分新型電機的工作原理。相應(yīng)地，出現(xiàn)了針對不同電機的分析理論與方法，導(dǎo)致電機理論呈現(xiàn)“碎片化”特征，缺少統(tǒng)一性和通用性，制約了電機理論與技術(shù)的發(fā)展。

本書是作者團隊十多年研究成果的提煉和總結(jié)。十多年來，作者團隊在研究多種新型電機的過程中，率先揭示了磁場調(diào)制現(xiàn)象在各類電機中的普遍存在性，并進一步將氣隙磁場調(diào)制現(xiàn)象抽象化和理論化，創(chuàng)立了電機氣隙磁場調(diào)制理論，統(tǒng)一了電機運行原理，為電機的分析與計算提供了全新的視角和方法。十多年來，團隊在電機氣隙磁場調(diào)制理論及應(yīng)用技術(shù)方面完成6篇博士學(xué)位論文和多篇碩士學(xué)位論文，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了近百篇論文，獲授權(quán)發(fā)明專利50余件；部分成果獲2016年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎、2013年教育部自然科學(xué)獎一等獎、2019年江蘇省科學(xué)技術(shù)成果獎一等獎、2019年江蘇省專利項目獎金獎、2017年江蘇省優(yōu)秀博士學(xué)位論文、2018年IEEE IAS優(yōu)秀博士學(xué)位論文、2017年第二屆中國科協(xié)優(yōu)秀科技論文獎等。全書共分7章，第1章緒論介紹了研究背景和本書的框架，第2章分析了常見電機中的氣隙磁場調(diào)制現(xiàn)象，第3章建立電機氣隙磁場調(diào)制統(tǒng)一理論，第4章分析了三種調(diào)制器的磁場調(diào)制行為，第5章應(yīng)用磁場調(diào)制理論對幾種典型電機的性能進行分析與計算，第6章介紹了電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)新的一般性原則和方法以及多個實例，第7章介紹了磁場調(diào)制理論的其他應(yīng)用。

作為本書撰寫基礎(chǔ)的科研工作，得到了多項科研基金和項目的資助，主要包括：國家自然科學(xué)基金重大項目“高品質(zhì)伺服電機系統(tǒng)磁場調(diào)制理論與設(shè)計方法（51991380）”，國家重點基礎(chǔ)研究計劃（973計劃）課題“高可靠性電機系統(tǒng)設(shè)計與容錯控制（2013CB035603）”，國家自然科學(xué)基金重點項目“定子永磁型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)問題（51137001）”，國家自然科學(xué)基金海外與港澳青年學(xué)者合作研究基金項目“新型電機與特種電機（50729702）”，國家自然科學(xué)基金重大國際（地區(qū)）合作研究項目“新型雙定子無刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制（51320105002）”、國家自然科學(xué)基金面上項目“電動車新型自減速永磁復(fù)合輪轂電機及其控制系統(tǒng)研究（51177012）”“磁場調(diào)制型諧波混合勵磁電機及其驅(qū)動控制策略研究（51677081）”“靜態(tài)密封雙定子高溫超導(dǎo)電機及其自預(yù)防失超機理研究（51777216）”，國家自然科學(xué)基金青年項目“高功率因數(shù)分段式初級永磁型游標(biāo)直線電機系統(tǒng)研究（51307072）”，江蘇省創(chuàng)新學(xué)者攀登項目“新型自增速永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及控制（BK2010013）”等。

本書由程明提出總體撰寫思路和提綱，并為全書統(tǒng)稿。韓鵬、杜懌和文宏輝承擔(dān)了主要撰寫工作。此外，孫樂起草了“6.3定子永磁型旋轉(zhuǎn)變壓器”和“6.7雙轉(zhuǎn)子磁齒輪功率分配電機”的初稿，王玉彬起草了“6.8定子超導(dǎo)勵磁磁場調(diào)制電機”的初稿。

江蘇電機與電力電子聯(lián)盟（Jiangsu Electrical Machines and Power Electronics League，JEMPEL）成員花為教授、樊英教授、張建忠研究員，以及李祥林、張淦、朱灑、蘇鵬、朱新凱、王景霞等參與了部分研究工作；張淦博士等為本書繪制了部分插圖。

中國香港大學(xué)鄒國棠教授、丹麥奧爾堡大學(xué)陳哲教授參與并指導(dǎo)了部分研究工作。

本書還得到東南大學(xué)JEMPEL團隊各位成員以及江蘇大學(xué)朱孝勇教授和趙文祥教授等的關(guān)心和支持。

在此，一并表示衷心的感謝！

限于著者能力和水平，且電機氣隙磁場調(diào)制理論以及磁場調(diào)制電機技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，書中難免存在疏漏和不妥之處，尚祈廣大讀者不吝批評指正。

程明　謹(jǐn)識

2020年12月于南京四牌樓