前言

电机是实现机电能量转换的电磁装置，诞生于19世纪20年代，迄今已有近200年的历史。与其大致同期出现的电报机、白炽灯等，已被不断涌现的新技术所取代而逐步退出历史舞台，而电机不仅呈现出顽强的生命力，成为近代工业革命的活化石，且不断焕发新的生机。社会经济的快速发展对电机的需求与日俱增，电机应用场合已经从常规工业驱动，全面拓展至航空航天、交通运输、数控设备、机器人等高科技领域，应用地点也从地面立体化延伸拓展到深空、深海、深地。不同应用领域对电机性能的个性化需求，催生了各种不同结构特点、不同工作原理、不同性能优势的新型电机。特别是一些多工作谐波电机，如磁齿轮电机、永磁游标电机、无刷双馈电机等，依靠磁场调制原理工作，给电机理论带来了严峻挑战，传统电机理论已难以准确阐释部分新型电机的工作原理。相应地，出现了针对不同电机的分析理论与方法，导致电机理论呈现“碎片化”特征，缺少统一性和通用性，制约了电机理论与技术的发展。

本书是作者团队十多年研究成果的提炼和总结。十多年来，作者团队在研究多种新型电机的过程中，率先揭示了磁场调制现象在各类电机中的普遍存在性，并进一步将气隙磁场调制现象抽象化和理论化，创立了电机气隙磁场调制理论，统一了电机运行原理，为电机的分析与计算提供了全新的视角和方法。十多年来，团队在电机气隙磁场调制理论及应用技术方面完成6篇博士学位论文和多篇硕士学位论文，在国内外学术期刊发表了近百篇论文，获授权发明专利50余件；部分成果获2016年国家技术发明奖二等奖、2013年教育部自然科学奖一等奖、2019年江苏省科学技术成果奖一等奖、2019年江苏省专利项目奖金奖、2017年江苏省优秀博士学位论文、2018年IEEE IAS优秀博士学位论文、2017年第二届中国科协优秀科技论文奖等。全书共分7章，第1章绪论介绍了研究背景和本书的框架，第2章分析了常见电机中的气隙磁场调制现象，第3章建立电机气隙磁场调制统一理论，第4章分析了三种调制器的磁场调制行为，第5章应用磁场调制理论对几种典型电机的性能进行分析与计算，第6章介绍了电机拓扑结构创新的一般性原则和方法以及多个实例，第7章介绍了磁场调制理论的其他应用。

作为本书撰写基础的科研工作，得到了多项科研基金和项目的资助，主要包括：国家自然科学基金重大项目“高品质伺服电机系统磁场调制理论与设计方法（51991380）”，国家重点基础研究计划（973计划）课题“高可靠性电机系统设计与容错控制（2013CB035603）”，国家自然科学基金重点项目“定子永磁型风力发电系统关键基础问题（51137001）”，国家自然科学基金海外与港澳青年学者合作研究基金项目“新型电机与特种电机（50729702）”，国家自然科学基金重大国际（地区）合作研究项目“新型双定子无刷双馈风力发电系统及其控制（51320105002）”、国家自然科学基金面上项目“电动车新型自减速永磁复合轮毂电机及其控制系统研究（51177012）”“磁场调制型谐波混合励磁电机及其驱动控制策略研究（51677081）”“静态密封双定子高温超导电机及其自预防失超机理研究（51777216）”，国家自然科学基金青年项目“高功率因数分段式初级永磁型游标直线电机系统研究（51307072）”，江苏省创新学者攀登项目“新型自增速永磁风力发电系统及控制（BK2010013）”等。

本书由程明提出总体撰写思路和提纲，并为全书统稿。韩鹏、杜怿和文宏辉承担了主要撰写工作。此外，孙乐起草了“6.3定子永磁型旋转变压器”和“6.7双转子磁齿轮功率分配电机”的初稿，王玉彬起草了“6.8定子超导励磁磁场调制电机”的初稿。

江苏电机与电力电子联盟（Jiangsu Electrical Machines and Power Electronics League，JEMPEL）成员花为教授、樊英教授、张建忠研究员，以及李祥林、张淦、朱洒、苏鹏、朱新凯、王景霞等参与了部分研究工作；张淦博士等为本书绘制了部分插图。

中国香港大学邹国棠教授、丹麦奥尔堡大学陈哲教授参与并指导了部分研究工作。

本书还得到东南大学JEMPEL团队各位成员以及江苏大学朱孝勇教授和赵文祥教授等的关心和支持。

在此，一并表示衷心的感谢！

限于著者能力和水平，且电机气隙磁场调制理论以及磁场调制电机技术正处于快速发展阶段，书中难免存在疏漏和不妥之处，尚祈广大读者不吝批评指正。

程明　谨识

2020年12月于南京四牌楼