直流无刷电动机原理与技术应用PDF电子书下载

第1章 直流有刷电动机与直流无刷电动机简介 1

1.1 直流电动机的工作原理与基本结构 2

1.1.1 工作原理 2

1.1.2 基本结构 3

1.2 直流无刷电动机的基本组成环节与工作原理 4

1.2.1 基本组成环节 4

1.2.2 基本工作原理 5

1.3 直流有刷电动机与直流无刷电动机的比较 7

1.3.1 左手定则与转矩常数 7

1.3.2 右手定则及反电动势常数 9

1.3.3 换向与换相 10

1.3.4 机械电刷与电子电刷的作用 11

1.4 直流无刷电动机的位置传感器 12

1.4.1 电磁感应式位置传感器 12

1.4.2 光电式位置传感器 13

1.4.3 磁敏式位置传感器 14

1.4.4 光电编码器式位置传感器 18

1.4.5 旋转变压器 22

1.5 直流无刷电动机的运行特性和传递函数 27

第2章 直流无刷电动机转子磁极的永磁材料基本特性及磁路计算 32

2.1 有关磁的基本知识 32

2.1.1 磁的基本现象 32

2.1.2 磁场与磁感应强度 33

2.1.3 磁通 34

2.1.4 电流的磁效应 34

2.1.5 磁场强度 36

2.2 磁滞回线和起始磁化曲线与去磁曲线 36

2.3 描述永磁材料特性的主要参数 37

2.3.1 饱和磁场强度Hs 38

2.3.2 剩余磁感应强度Br和矫顽力Hc 38

2.3.3 磁导率和回复直线 39

2.3.4 磁能积（BH）和最大磁能积（BH）max 41

2.3.5 凸度系数γ 41

2.4 等磁能积曲线 42

2.5 几种常用永磁材料的特性及磁路结构 43

2.5.1 铝镍钴合金永磁材料 43

2.5.2 铁氧体永磁材料 44

2.5.3 稀土永磁材料 46

2.6 去磁现象及其防止措施 48

2.6.1 转子磁极磁性能调试中的去磁调整 48

2.6.2 故障性去磁现象及其防止措施 49

2.7 磁路及其基本定律 50

2.7.1 磁路的基本概念 50

2.7.2 磁路欧姆定律 52

2.7.3 磁路中的基尔霍夫定律 52

2.7.4 永磁磁路的等效磁路图 53

2.8 磁路计算 55

2.8.1 简单的磁路计算 55

2.8.2 简单磁路工作点的求法 57

2.8.3 带导磁体的永磁磁路的计算法 59

2.8.4 气隙磁导 62

第3章 直流无刷电动机绕组的结构和连接 64

3.1 直流无刷电动机磁场的简化 65

3.1.1 直流无刷电动机的磁路 65

3.1.2 电动机磁路的铁心磁滞损耗和涡流损耗 65

3.1.3 直流无刷电动机磁场的简化 66

3.2 定子绕组的构成原则、分类和相关基本知识 68

3.3 单层绕组 69

3.3.1 单层集中绕组与分布绕组 70

3.3.2 单层绕组的连接方式 75

3.4 双层绕组 78

3.4.1 双层绕组的特点与节距的选择 78

3.4.2 双层绕组的连接 80

3.4.3 单双层绕组 83

3.5 分数槽绕组 84

第4章 直流无刷电动机本体的设计 89

4.1 概述 89

4.1.1 额定值 89

4.1.2 技术要求 90

4.2 设计步骤 92

4.2.1 单个电动机设计的基本步骤 92

4.2.2 系列产品的设计步骤 92

4.3 主要尺寸与电磁负荷的关系 93

4.3.1 电磁负荷 93

4.3.2 主要尺寸与电磁负荷的关系 94

4.4 主要尺寸的选择 96

4.4.1 定子铁心内径Da的选择 96

4.4.2 电磁负荷的选择 97

4.4.3 转子磁铁计算长度La的确定 99

4.4.4 转子长度与直径的比值λ 100

4.5 极数的选择 101

4.6 定子绕组导线截面的选择 102

第5章 PWM技术及电力半导体器件 105

5.1 脉冲宽度调制（PWM）技术 105

5.1.1 PWM技术原理 105

5.1.2 正弦波脉宽调制（SPWM） 106

5.2 功率半导体器件 109

5.2.1 大功率晶体管 110

5.2.2 功率场效应晶体管 111

5.2.3 绝缘门极晶体管 113

5.2.4 GTR、P-MOSFET和IGBT的特性比较 117

5.2.5 智能功率模块 119

第6章 直流无刷电动机的电子换相器 121

6.1 三相绕组直流无刷电动机主回路的基本类型 121

6.1.1 何谓电子换相器 121

6.1.2 三相半控电路 122

6.1.3 三相丫联结全控电路 123

6.1.4 三相△联结全控电路 126

6.2 多相电动机换相举例 128

6.2.1 二三通电方式 129

6.2.2 五五通电方式 129

6.2.3 五四通电方式 130

第7章 直流无刷电动机的矢量控制与无传感器控制 133

7.1 方波电流驱动和正弦波电流驱动 133

7.2 正弦波电流驱动的三相永磁同步电动机数学模型 134

7.2.1 坐标变换或矢量变换 135

7.2.2 定子电压方程 136

7.2.3 转矩方程 137

7.2.4 运动方程 139

7.3 PMSM矢量变换控制 139

7.3.1 矢量控制原理 139

7.3.2 PMSM矢量控制的稳态分析 140

7.3.3 PMSM矢量控制的动态分析 142

7.4 方波电流驱动的直流无刷电动机数学模型及其矢量控制 144

7.4.1 定子电压方程 144

7.4.2 转矩方程 145

7.4.3 状态方程和等效电路 146

7.4.4 方波电流驱动的直流无刷电动机矢量控制 146

7.5 直流无刷电动机矢量控制系统简介 147

7.5.1 正弦电流型PMSM矢量控制系统 147

7.5.2 方波电流型直流无刷电动机矢量控制系统 148

7.6 直流无刷电动机的无位置传感器控制 149

7.6.1 反电动势的模拟测试法 150

7.6.2 反电动势的数字测试方法 153

第8章 直流无刷电动机的应用 157

8.1 引言 157

8.2 在肿瘤放射治疗中的应用 159

8.2.1 适形调强放射治疗 159

8.2.2 MLC（多叶电动光栅）动态调强叶片的运动模型 160

8.2.3 动态叶片调强的运动控制策略 162

8.2.4 MLC叶片的驱动技术 165

8.3 在数控机床上的应用 167

8.3.1 数控机床对伺服系统的要求 167

8.3.2 增量型光电编码器 169

8.3.3 直流无刷电动机磁极位置的检出 172

8.3.4 直流无刷电动机伺服系统工作原理 172

8.3.5 直流无刷电动机的矢量控制 174

8.3.6 关于直流无刷电动机的初始定向问题 176

8.4 在机器人驱动中的应用 177

8.4.1 非伺服机器人与伺服控制机器人 177

8.4.2 对机器人控制与驱动的基本要求 179

8.4.3 机器人驱动技术 180

8.5 在家用电器中的应用 185

8.5.1 直流无刷电动机在空调器中的应用 186

8.5.2 直流无刷电动机在电冰箱上的应用 187

8.5.3 直流无刷电动机在洗衣机中的应用 187

8.5.4 直流无刷电动机在吸尘器中的应用 189

8.5.5 直流无刷电动机在其他设备中的应用 189

附录 有关磁性材料磁特性表 190

参考文献 195