永磁無刷直流電機技術（第2版）

《永磁無刷直流電機技術（第2版）》是2019年10月機械工業出版社出版的圖書，作者是譚建成。

基本介紹

• 書名：永磁無刷直流電機技術（第2版）
• 作者：譚建成
• ISBN：9787111599869
• 定價：99.0元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2019年10月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

永磁無刷直流電機被認為是21世紀有發展前途和廣泛套用前景的電子控制電機。 本書著重對永磁無刷直流電機與控制技術的主要問題進行較深入的研究分析和介紹，包括無刷直流電動機與永磁同步電動機的結構和性能比較；無刷直流電機數學模型；計及繞組電感的特性與參數計算方法；分數槽集中繞組和多相繞組；不同相數繞組連線和導通方式的分析與比較；氣隙磁通密度的計算；反電動勢波形和反電動勢計算；霍爾感測器位置分布規律分析和確定方法；無刷直流電機設計要素的選擇；主要尺寸基本關係式考慮電感影響的修正；由黏性阻尼係數確定電機主要尺寸的方法；整數槽和分數槽繞組無刷直流電機的電樞反應；轉矩波動及其抑制方法；齒槽轉矩及其削弱方法；無刷直流電機基本控制技術；無感測器控制技術；低成本正弦波控制技術；單相無刷直流電機與控制等。本書同時綜合介紹國內外無刷直流電機與控制技術新進展動態和研究成果。每章後附有相關參考文獻，便於讀者跟蹤和進一步深入研究。

圖書目錄

第2版前言

第1版前言

第1章緒論

1.1無刷直流電動機是最具發展前途的機電一體化電機

1.2無刷直流電動機的技術優勢

1.3 21世紀是永磁無刷直流電動機廣泛推廣套用的世紀

1.4推動無刷直流電動機技術和市場蓬勃發展的主要因素

1.5無刷直流電動機技術發展動向

1.6小結

參考文獻

第2章方波驅動與正弦波驅動的原理和比較

2.1無刷直流電動機（BLDC）與永磁同步電動機（PMSM）

2.2方波驅動和正弦波驅動的轉矩產生原理

2.3無刷直流電動機與永磁同步電動機的結構和性能比較

2.4小結

參考文獻

第3章無刷直流電動機的繞組連線與導通方式及其選擇

3.1常見繞組連線與導通方式

3.1.1兩相繞組電機連線與導通方式

3.1.2四相繞組電機連線與導通方式

3.1.3三相繞組電機連線與導通方式

3.1.4五相星形繞組電機連線與導通方式

3.1.5小結

3.2兩相、三相和四相不同繞組連線和導通方式的分析比較

3.3繞組利用率和最佳導通角的分析

3.3.1橋式電路封閉繞組與星形繞組

3.3.2非橋式m相無刷直流電動機最佳導通角的分析

3.3.3小結

3.4橋式換相的三相繞組接法和接法的分析與選用

3.4.1三相無刷直流電動機和兩種繞組接法及其轉換關係

3.4.2同一台電機採用三角形與星形接法的比較

3.4.3 3次諧波環流和採用三角形接法條件

3.4.4套用實例

3.4.5小結

3.5在相同銅損耗條件下幾種不同相數、不同導通角電機轉矩的比較

參考文獻

第4章無刷直流電動機數學模型、特性和參數

4.1無刷直流電動機簡化模型和基本特性

4.1.1基本假設和簡化模型基本等效電路

4.1.2無刷直流電動機機械特性的統一表達式

4.1.3理想空載點平均電流不等於零

4.1.4無刷直流電機主要參數KE、KT、Req和D

4.1.5重要參數——黏性阻尼係數D

4.1.6正弦波反電動勢兩相、三相和四相繞組的係數KE、KT、KD計算

4.1.7一個三相無刷直流電動機特性和係數計算例子

4.2繞組電感對無刷直流電動機特性的影響

4.3非橋式120°導通三相無刷直流電動機的非線性工作特性分析

4.4計及繞組電感的三相無刷直流電動機數學模型和基本特性

4.4.1換相過程分析和瞬態三相電流解析表達式

4.4.2平均電流和平均電磁轉矩表達式

4.4.3平均電流和平均電磁轉矩的簡潔表達式和函式關係圖

4.4.4近似計算公式

4.4.5轉矩係數KT與反電動勢係數KE

4.4.6計及繞組電感的無刷直流電動機機械特性

4.4.7圖解法計算電機特性和實例驗證

4.4.8繞組電阻和電感值變化對電機特性的影響

4.4.9小結

4.5無刷直流電動機單迴路等效電路與視在電阻Rs

4.6功率和效率、銅損耗和電流有效值計算

4.7繞組電阻和電感的計算

4.7.1電阻的計算

4.7.2電感的計算

4.7.3一個電感計算的例子

參考文獻

第5章無刷直流電動機分數槽繞組和多相繞組

5.1無刷直流電動機定子與繞組結構

5.2無刷直流電動機的分數槽繞組

5.2.1分數槽繞組的優點

5.2.2分數槽繞組槽極數Z0/p0組契約束條件

5.2.3三相繞組節距y=1的分數槽集中繞組Z0/p0組合條件

5.2.4三相分數槽繞組的繞組係數計算

5.2.5成對出現的槽極數組合

5.2.6小結

5.3分數槽集中繞組槽極數組合的選擇與套用

5.3.1單層繞組和雙層繞組

5.3.2定子磁動勢諧波與轉子渦流損耗

5.3.3齒槽組合的LCM值與齒槽轉矩的關係

5.34Z為奇數的齒槽組合與UMP問題

5.3.5負載下的紋波轉矩

5.3.6成對槽極數組合、槽極數比的選擇

5.3.7大小齒結構的集中繞組電機

5.3.8小結

5.4分數槽繞組電動勢相量圖和繞組展開圖

5.4.1相量圖和繞組電動勢相量星形圖

5.4.2分數槽集中繞組電動勢相量星形圖

5.4.3三相分數槽集中繞組電機繞組展開圖畫法步驟

5.5多相繞組

5.5.1多相分數槽繞組的對稱條件

5.5.2五相分數槽集中繞組槽極數組合Z0/(2p0)的分析

5.5.3Z為奇數的槽極數組合與UMP問題

5.5.4五相分數槽集中繞組電機的繞組係數計算

5.5.5一個五相繞組連線和霍爾感測器位置的例子

5.5.6小結

5.6一種六相無刷直流電機繞組結構分析

5.6.1六相無刷直流電機系統主要優點

5.6.2兩種六相無刷直流電動機繞組結構方案

5.6.3兩種繞組結構方案比較

5.7多相繞組連線拓撲結構的探討

5.7.1多相繞組連線拓撲結構的分析

5.7.2九相電機繞組不同接法的機械特性分析

5.7.3多相無刷直流電機封閉形繞組無環流條件的分析

5.8定子鐵心製造方法

參考文獻

第6章磁路與反電動勢

6.1轉子磁路結構

6.1.1轉子磁路基本結構形式

6.1.2Halbach陣列結構

6.1.3轉子結構選擇實例

6.2常用永磁材料及其在永磁無刷直流電動機中的套用

6.2.1常用永磁材料

6.2.2注塑、黏結、燒結永磁材料和磁環多極充磁

6.3氣隙磁通密度的分析計算

6.3.1永磁無刷直流電動機磁路模型和等效磁路

6.3.2表貼式結構氣隙磁通密度計算

6.3.3考慮氣隙半徑曲率的表貼式結構氣隙磁通密度計算

6.3.4埋入式結構氣隙磁通密度計算

6.3.5內置V形徑向式氣隙磁通密度計算

6.3.6內置切向式氣隙磁通密度計算

6.4反電動勢波形和反電動勢計算

6.4.1繞組形式對反電動勢波形的影響

6.4.2反電動勢的計算

6.5一個計算例子

參考文獻

第7章轉子位置感測器及其位置的確定

7.1轉子位置感測器的分類和特點

7.2霍爾積體電路的選擇與使用注意事項

7.3位置感測器最少個數

7.4位置感測器的安裝方式

7.5無刷電機霍爾感測器位置確定的原理

7.5.1鎖存型霍爾積體電路輸出特性與極性的約定

7.5.2霍爾感測器位置與三相磁動勢軸線對應關係

7.6分數槽集中繞組無刷電機霍爾感測器位置的分布規律和確定方法

7.6.1分數槽集中繞組單元電機槽數Z0為偶數的分析

7.6.2分數槽集中繞組單元電機槽數Z0為奇數的分析

7.6.3霍爾感測器安放在齒頂中央

7.6.4一種電動腳踏車用51/23分數槽集中繞組的例子

7.6.5小結

7.7三相無刷直流電機分離型霍爾感測器位置的整定方法

7.7.1多極電機霍爾感測器排列順序

7.7.2霍爾感測器位置整定的幾種方法

7.8適用於各類無刷直流電機確定霍爾感測器位置的通用方法

7.8.1確定霍爾感測器安放位置的通用方法

7.8.2單相無刷直流電機的例子

7.8.3兩相（四相）無刷直流電機繞組星形連線的例子

7.8.4三相無刷直流電機繞組星形連線的幾個例子

7.8.5三相無刷直流電機繞組三角形連線的例子

7.8.6五相無刷直流電機繞組星形連線的例子

7.8. 7九相無刷直流電機繞組封閉形連線的例子

7.8.8 11相無刷直流電機繞組封閉形連線的例子

7.8.9小結

參考文獻

第8章永磁無刷直流電動機的電樞反應

8.1電樞反應磁動勢分解為直軸和交軸分量的分析方法

8.2基於直軸和交軸分量分析的傳統觀點

8.3內置式轉子結構電樞反應磁動勢的影響

8.4基於電樞反應磁動勢分布圖的電樞反應磁場與永磁磁場疊加的分析方法

8.5電樞反應磁動勢對最佳換相位置的影響和超前換相方法

8.6電機設計時需考慮電樞反應的最大去磁作用

8.7分數槽集中繞組電機的電樞反應

8.8分數槽集中繞組電機轉子永磁體內產生渦流損耗

8.9小結

參考文獻

第9章無刷直流電動機的轉矩波動

9.1產生轉矩波動的原因

9.2換相轉矩波動分析

9.2.1隻考慮電感、忽略繞組電阻的換相轉矩波動分析

9.2.2考慮繞組電阻和電感換相過程的換相轉矩波動分析

9.2.3換相時間t1的計算與t1/T=1條件的分析

9.2.4一個電機的計算例子

9.2.5小結

9.3抑制換相轉矩波動的控制方法

9.4PWM控制方式對換相轉矩波動的影響

參考文獻

第10章永磁無刷直流電動機的齒槽轉矩及其削弱方法

10.1永磁無刷直流電動機的齒槽轉矩

10.2齒槽轉矩的解析表達式

10.3採用分數槽繞組

10.4轉子磁極極弧係數的選擇

10.5不等厚永磁體和不均勻氣隙方法

10.6定子斜槽、轉子斜極或轉子磁極分段錯位方法

10.7磁極偏移方法

10.8定子鐵心齒冠開輔助凹槽方法

10.9槽口寬度的最佳化

10.10降低齒槽轉矩實例

10.11小結

參考文獻

第11章電機設計要素的選擇與主要尺寸的確定

11.1設計技術要求與典型設計過程

11.2無刷電機CAD軟體簡介

11.3若干設計要素的選擇

11.4定子裂比的選擇

11.5由電磁負荷確定電機主要尺寸的方法

11.5.1電磁負荷與主要尺寸關係式、電機利用係數

11.5.2定子繞組電流密度j與熱負荷Aj

11.5.3一些設計參考數據

11.5.4單位轉子體積轉矩（TRV）

11.5.5主要尺寸基本關係式在考慮電感影響時的修正和一個電機例子的驗證

11.5.6由電磁負荷確定電機主要尺寸方法的不確定性

11.6由黏性阻尼係數D確定電機主要尺寸的方法

11.7一個電機主要尺寸計算例子

11.8一個無刷直流伺服電機電磁設計實例

11.9一個基於Ansoft的無刷直流電機設計實例

參考文獻

第12章無刷直流電動機基本控制技術

12.1無刷直流電動機控制概述

12.1.1無刷直流電動機電子控制器基本組成

12.1.2無刷直流電動機控制的發展

12.1.3開環和閉環控制系統

12.2起停控制和軟起動

12.3正反轉方法和轉向控制

12.4制動控制

12.5轉速反饋信號的簡易檢出方法

12.6無刷直流測速發電機

12.7幾種電壓調節方法與PWM脈寬調製

12.8保護電路和電流的採樣

12.9電流波形與提前關斷技術

12.10無刷直流電動機逆變器拓撲結構

12.11六開關三相逆變器拓撲結構和柵極驅動

12.12四開關三相逆變器的工作原理與控制

12.13以繞組切換方式擴展轉速範圍

12.14幾種無刷直流電機實用控制電路例

12.14.1基於UCC3626的速度控制電路

12.14.2高壓450V三相無刷直流電動機驅動電路

12.14.3微控制器MCU與L6235組合的驅動控制電路

參考文獻

第13章無刷直流電動機無位置感測器控制

13.1反電動勢檢測法

13.1.1反電動勢過零法

13.1.2反電動勢積分及參考電壓比較法

13.1.3反電動勢積分及鎖相環法

13.1.4續流二極體法

13.2 3次諧波反電動勢檢測法

13.3定子電感法

13.4 G（θ）函式法

13.5擴展卡爾曼濾波法

13.6狀態觀測器法

13.7利用微控制器和數位訊號處理器的無感測器控制

13.7.1利用ST7MC微控制器的反電動勢過零法無感測器控制的例子

13.7.2利用MC56F8013微控制器的反電動勢過零法無感測器控制的例子

參考文獻

第14章無刷直流電動機低成本正弦波驅動控制

14.1低成本正弦波驅動控制的需求

14.2利用線性霍爾元件作轉子位置感測器的正弦波驅動

14.3利用開關型霍爾積體電路作轉子位置感測器的正弦波驅動

14.3.1基於低解析度轉子位置信息的高解析度轉子位置識別新思路

14.3.2Atmel公司的ATtiny261/461/861系列正弦波微控制器

14.3.3東芝公司正弦波控制器和驅動器專用晶片

14.4無感測器技術在正弦波驅動中的套用

參考文獻

第15章單相無刷直流電動機與控制

15.1單相無刷直流電動機的工作原理與結構

15.2四種不對稱氣隙結構的轉矩分析比較

15.3單相無刷直流電動機的超前換相與滯後換相分析

15.4單相無刷直流風機特性和基本換相電路

15.5無刷直流風機在計算機等電子設備中使用的若干問題

15.6用於光碟驅動器主軸中的單相無刷直流電動機

參考文獻

附錄

附錄A作者已發表的相關文獻

附錄B幾種霍爾積體電路數據表

附錄C分數槽集中繞組係數表

附錄D平均電流比KA平均電磁轉矩比Kτ和KT/KE比的函式表

附錄EGB/T21418—2008永磁無刷電動機系統通用技術條件