《創客指南：玩轉電動機》是2018年12月人民郵電出版社出版的圖書，作者是[美] Matthew Scarpino 斯卡爾皮諾。
基本介紹
- 中文名：創客指南：玩轉電動機
- 作者：[美] Matthew Scarpino 斯卡爾皮諾
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2018年12月
- 頁數：293 頁
- 定價：79 元
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787115456144
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
技術的進步、社會的發展，推動了科技創新模式的嬗變，也推動了創客的不斷發展，而電動機的製作和使用成為創客的技能之一。
本書是一本關於步進電動機、伺服電動機以及其他電動機的使用指南。全書分為4 部分共14 章。第 1 部分是概述，主要介紹了電動機是什麼以及電動機是如何工作的。第 2 部分是探索電動機，介紹了許多創客常用的電動機，重點是交流電動機、步進電動機和伺服電動機。第3 部分是電動機實戰，主要介紹了如何實際套用電動機。第4 部分是附錄，補充了一些電動機的相關信息。
本書適合創客一族、電動機愛好者、硬體愛好者及動手能力較強的讀者閱讀參考。
圖書目錄
第 一部分 概述
1 電動機入門 3
1.1 歷史簡介 4
1.1.1 奧斯特的羅盤指針 4
1.1.2 耶德利克的自轉轉子 4
1.2 剖析電動機 5
1.2.1 外部構造 5
1.2.2 內部構造 6
1.3 電動機概述 7
1.3.1 直流電動機 8
1.3.2 交流電動機 8
1.4 目標和結構 9
1.5 小結 9
2 基本概念 11
2.1 轉矩和角速度 11
2.1.1 力 12
2.1.2 轉矩 12
2.1.3 角速度 14
2.1.4 轉矩轉速曲線 15
2.2 磁鐵 15
2.3 等效電路 18
2.3.1 電損耗 18
Chapter
1
2
2.3.2 反向電動勢 19
2.4 功率和效率 20
2.4.1 功 20
2.4.2 旋轉功率 20
2.4.3 電功率 21
2.4.4 效率 21
2.5 小結 22
第 二部分 探索電動機 25
3 直流電動機 27
3.1 直流電動機基礎 27
3.1.1 轉矩、電流和KT 28
3.1.2 轉速、電壓和KV 29
3.1.3 KT 和Kv 的權衡 30
3.1.4 開關電路 31
3.1.5 脈衝寬度調製（PWM，PulseWidth Modulation） 33
3.2 有刷電動機 34
3.2.1 機械換向 35
3.2.2 有刷電動機的種類 36
3.2.3 優點和缺點 38
3.2.4 控制電路 38
3.3 無刷電動機 41
3.3.1 無刷直流電動機的構造 41
3.3.2 內轉子和外轉子電動機 43
3.3.3 無刷直流電動機的控制 45
3.4 電子調速器 48
3.4.1 免電池電路 50
3.4.2 可程式性 50
3.5 電池 51
3.6 小結 52
4 步進電動機 53
4.1 永磁式（PM）步進電動機 54
4.1.1 結構 54
4.1.2 運行 56
4.2 反應式（VR）步進電動機 57
4.2.1 結構 58
4.2.2 運行 58
4.3 混合式（HY）步進電動機 60
4.3.1 結構 60
4.3.2 運行 62
4.4 步進電動機控制 62
4.4.1 雙極步進電動機控制 62
4.4.2 單極步進電動機控制 64
4.4.3 驅動模式 66
4.5 小結 70
5 伺服電動機 73
5.1 業餘愛好者伺服 74
5.1.1 脈衝寬度調製（PWM）控制 75
5.1.2 模擬和數字伺服 76
5.1.3 旋轉編碼器 77
5.2 伺服控制概述 78
5.2.1 開環和閉環系統 79
5.2.2 伺服電動機建模 80
5.2.3 拉普拉斯變換 81
5.2.4 框圖和傳遞函式 83
5.2.5 伺服電動機的傳遞函式 84
5.3 PID 控制 85
5.4 小結 87
6 交流電動機 89
6.1 交流電源（AC） 89
6.1.1 單相電源 90
6.1.2 三相電源 90
6.2 多相電動機概述 91
6.2.1 定子 91
6.2.2 旋轉磁場 92
6.2.3 同步速度 94
6.2.4 功率因數 94
6.3 異步多相電動機 96
6.3.1 電磁感應 96
6.3.2 電流和轉矩 97
6.3.3 鼠籠式轉子 98
6.3.4 繞線轉子 98
6.4 多相同步電動機 101
6.4.1 雙勵磁同步電動機 101
6.4.2 永磁式同步電動機 102
6.4.3 磁阻式同步電動機 102
6.5 單相電動機 103
6.5.1 分相電動機 104
6.5.2 電容啟動電動機 104
6.5.3 罩極電動機 105
6.6 交流電動機控制 106
6.6.1 渦流驅動器 106
6.6.2 變頻驅動器 107
6.6.3 VFD 諧波失真 108
6.7 通用電動機 109
6.8 小結 110
7 齒輪和減速電動機 113
7.1 齒輪概述 113
7.1.1 功率傳輸 114
7.1.2 齒距 115
7.1.3 側隙 117
7.2 齒輪類型 117
7.2.1 正齒輪 117
7.2.2 斜齒輪 118
7.2.3 錐齒輪 120
7.2.4 齒條和小齒輪（pinion） 121
7.2.5 渦輪 121
7.2.6 行星齒輪系 122
7.3 減速電動機 123
7.4 小結 124
8 直線電動機 127
8.1 線性執行器 128
8.1.1 運行和結構 129
8.1.2 線性執行器的例子 130
8.1.3 線圈炮 131
8.2 直線同步電動機 131
8.2.1 結構 131
8.2.2 案例研究：安川的SGLG 135
8.2.3 案例研究：磁懸浮列車系統 136
8.3 直線感應電動機 137
8.3.1 結構和運行 137
8.3.2 LINIMO 列車線路（東部丘陵線） 138
8.4 單極電動機 140
8.4.1 結構和運行 140
8.4.2 軌道炮 141
8.5 小結 143
第三部分 電動機實戰 145
9 使用Arduino Mega 控制電動機 147
9.1 Arduino Mega 簡介 148
9.1.1 Arduino Mega 電路板 148
9.1.2 微控制器和ATmega2560 149
9.2 Arduino Mega 編程 151
9.2.1 準備Arduino 環境 152
9.2.2 使用環境 154
9.2.3 Arduino 編程 155
9.3 Arduino 電動機接口板 160
9.3.1 電壓 161
9.3.2 L298P 雙H 橋連線 162
9.3.3 控制有刷電動機 163
9.4 步進電動機控制 164
9.4.1 Stepper 庫 165
9.4.2 控制步進電動機 167
9.5 伺服電動機控制 169
9.5.1 Servo 庫 169
9.5.2 控制伺服電動機 170
9.6 小結 172
10 使用樹莓派控制電動機 173
10.1 樹莓派 174
10.1.1 樹莓派電路板 174
10.1.2 BCM2835 片上
系統 175
Chapter
1
4
10.2 在樹莓派上編程 176
10.2.1 Raspbian 作業系統 177
10.2.2 Python 和IDLE 178
10.2.3 GPIO 接口 179
10.3 控制伺服電動機 184
10.3.1 配置PWM 184
10.3.2 控制伺服電動機 187
10.4 RaspiRobot 主機板 189
10.4.1 L293DD 四通道半H 電動機
驅動器 190
10.4.2 RaspiRobot 的Python
代碼 191
10.4.3 控制有刷直流電動機 192
10.4.4 控制步進電動機 193
10.5 小結 195
11 使用BeagleBone Black 控制
電動機 197
11.1 BeagleBone Black 198
11.1.1 BBB 電路板 198
11.1.2 AM3359 片上系統 199
11.2 BBB 編程 200
11.2.1 Debian 作業系統 201
11.2.2 Adafruit-BBIO 模組 202
11.2.3 訪問GPIO 引腳 203
11.3 生成PWM 信號 207
11.4 雙電動機控制器擴展板 210
11.4.1 BBB-DMCC 通信 211
11.4.2 PWM 信號發生器 212
11.4.3 開關電路 212
11.4.4 電動機控制 213
11.5 小結 215
12 設計一個基於Arduino 的電子
調速器 217
12.1 電子調速器設計概述 217
12.2 開關電路 220
12.2.1 MOSFET 管 221
12.2.2 MOSFET 管驅動器 223
12.2.3 自舉電容 225
12.3 過零檢測 226
12.3.1 第 一步：3 個繞組相對於UP 的
電壓 228
12.3.2 第 二步：兩個通電繞組相對於
UO 的電壓 229
12.3.3 第三步：懸空繞組相對於UO
的電壓和懸空反向電動勢 229
12.3.4 第四步：合併結果計算懸空反
向電動勢 230
12.4 設計原理圖 230
12.4.1 排母連線器 231
12.4.2 MOSFET 管和MOSFET
管驅動器 232
12.4.3 過零檢測 233
12.5 電路板布局 234
12.6 控制BLCD 235
12.6.1 一般BLDC 控制 235
12.6.2 通過Arduino 接口BLDC 237
12.7 小結 241
13 設計一架四軸飛行器 243
13.1 框架 244
13.2 螺旋槳 245
13.2.1 螺旋槳動力學 245
13.2.2 選擇螺旋槳 248
13.3 電動機 250
13.4 電氣性能 251
13.4.1 發射機/ 接收機 252
13.4.2 飛行控制器 255
13.4.3 電子調速器（ESC） 257
13.4.4 電池 258
13.5 結構 260
13.6 小結 261
14 電動汽車 263
14.1 電動汽車轉換 263
14.1.1 電動機 264
14.1.2 控制器 266
14.1.3 電池 266
14.1.4 變速器 267
14.2 現代的電動汽車 267
14.2.1 特斯拉汽車公司的Model S 268
14.2.2 日產聆風（Leaf） 269
14.2.3 寶馬i3 271
14.3 源自特斯拉汽車公司的專利 272
14.3.1 可變控制電動機管理 272
14.3.2 感應電動機沖片設計 273
14.3.3 雙電動機驅動和控制系統 275
14.3.4 高效製造轉子的方法 277
14.4 小結 277
第四部分 附錄 279
附錄A 發電機 281
A.1 概述 281
A.2 直流發電機 282
A.3 交流發電機 284
A.3.1 交流發電機的運行 284
A.3.2 磁力發電機和自激發
電機 285
A.4 小結 287
附錄B 術語表 289
