永磁無刷直流電機被認(rèn)為是21世紀(jì)有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)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(shù)的主要問題進(jìn)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(jié)構(gòu)和性能比較；無刷直流電機數(shù)學(xué)模型；計及繞組電感的特性與參數(shù)計算方法；分?jǐn)?shù)槽集中繞組和多相繞組；不同相數(shù)繞組連接和導(dǎo)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；霍爾傳感器位置分布規(guī)律分析和確定方法；無刷直流電機設(shè)計要素的選擇；主要尺寸基本關(guān)系式考慮電感影響的修正；由黏性阻尼系數(shù)確定電機主要尺寸的方法；整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽繞組無刷直流電機的電樞反應(yīng)；轉(zhuǎn)矩波動及其抑制方法；齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法；無刷直流電機基本控制技術(shù)；無傳感器控制技術(shù)；低成本正弦波控制技術(shù)；單相無刷直流電機與控制等。本書同時綜合介紹國內(nèi)外無刷直流電機與控制技術(shù)新進(jìn)展動態(tài)和研究成果。每章后附有相關(guān)參考文獻(xiàn)，便于讀者跟蹤和進(jìn)一步深入研究。
*版累計重印7次。永磁無刷電機應(yīng)用在新能源汽車、無人機、醫(yī)療設(shè)備上都具有廣泛前景。
第2版 前言本書自2011年出版以來，承蒙廣大讀者厚愛，先后重印了7次。在此，編者對各位讀者的認(rèn)可表示由衷感謝。由機械工業(yè)出版社提議，現(xiàn)修訂再版。
本次修訂，除了將個別排印有誤之處更正外，增補了一些內(nèi)容。例如，在第5章和第7章增補了多相繞組連接方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)探討；多相封閉形繞組不足的分析；九相封閉形繞組與九相三兩種連接方式機械特性的比較；多相封閉形繞組無環(huán)流條件；三相電機改換為三角形接法的霍爾傳感器定位；適用于各類無刷直流電機確定霍爾傳感器安放位置的通用方法；從單相到11相幾種繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的霍爾傳感器安放位置實例等。
本次修訂，特邀西安微電機研究所副總工程師、西安伺服電機有限公司總經(jīng)理邵曉強研究員級高級工程師為第11章增補了兩個永磁無刷直流電機電磁設(shè)計計算實例，供讀者參考，希望對讀者的電機設(shè)計工作有所幫助。
在本次修訂工作中，機械工業(yè)出版社羅莉副編審對編者給予了鼓勵和支持，進(jìn)行了十分細(xì)致的編輯工作，在此深表謝意。
編者學(xué)識有限，不一定能完全滿足讀者的期望，有錯漏和不當(dāng)之處，敬請讀者和同行給予批評指正。謝謝。
第1版前言無刷直流電機被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)用前景的電子控制電機，在航天航空系統(tǒng)、國防軍事裝備、科學(xué)儀器、工業(yè)自動化裝備、交通運輸、醫(yī)療器械、計算機信息外圍設(shè)備、辦公自動化設(shè)備、家電民用消費產(chǎn)品中有越來越廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)從事無刷直流電機開發(fā)、生產(chǎn)、控制、應(yīng)用人員眾多，許多高校研究生論文圍繞無刷直流電機與控制的熱點開展研究。國內(nèi)外科技刊物和學(xué)術(shù)會議有大量相關(guān)論文發(fā)表。
本書著重對永磁無刷直流電機與控制技術(shù)的主要問題進(jìn)行較深入的研究分析和介紹，包括無刷直流電動機（BLDC）與永磁同步電動機（PMSM）的結(jié)構(gòu)和性能比較；無刷直流電機數(shù)學(xué)模型、等效電路、特性與參數(shù)；分?jǐn)?shù)槽集中繞組和多相繞組；不同相數(shù)繞組連接和導(dǎo)通方式的分析比較；氣隙磁通密度的分析計算；反電動勢波形和反電動勢計算；霍爾傳感器位置分布規(guī)律分析和確定方法；無刷直流電機設(shè)計要素的選擇和主要尺寸的確定；整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽繞組無刷直流電機的電樞反應(yīng)；轉(zhuǎn)矩波動及其抑制方法；齒槽轉(zhuǎn)矩及其削弱方法；無刷直流電機基本控制技術(shù)；無傳感器控制技術(shù)；低成本正弦波控制技術(shù)；單相無刷直流電機與控制等。
本書作者是國內(nèi)最早從事無刷直流電機與控制技術(shù)的首批科技工作者之一，本書是作者30多年從事無刷直流電機研究開發(fā)實踐的體會與總結(jié)，其中也介紹了作者在無刷直流電機技術(shù)領(lǐng)域，例如簡化數(shù)學(xué)模型和計及電感的數(shù)學(xué)模型、特性與參數(shù)計算方法、主要尺寸基本關(guān)系式考慮電感影響的修正、由黏性阻尼系數(shù)D確定電機主要尺寸的方法、分?jǐn)?shù)槽集中繞組槽極數(shù)組合與選擇應(yīng)用、霍爾傳感器位置確定方法、定子大小齒結(jié)構(gòu)、繞組切換調(diào)速和直接驅(qū)動等方面的研究心得和成果。同時本書也綜合介紹國內(nèi)外無刷直流電機與控制技術(shù)最新進(jìn)展動態(tài)和研究成果。每章后附有相關(guān)參考文獻(xiàn)，便于讀者跟蹤和進(jìn)一步深入研究。在此，對所參考引用的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的學(xué)者表示衷心的感謝。
本書遵循理論研究與實用技術(shù)相結(jié)合原則編寫，預(yù)期對即將從事或正在從事無刷直流電機開發(fā)、生產(chǎn)、控制、應(yīng)用人員的工作將有具體幫助。
本書編寫面向已具有電機學(xué)與電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，對無刷直流電機技術(shù)有需求的讀者。本書可供從事無刷直流電機研究開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、控制、應(yīng)用的科技人員及管理人員，大專院校教師、本科生和研究生參考。
本書作者對曾經(jīng)服務(wù)過的西安微電機研究所、中國電器科學(xué)研究院和一些企業(yè)公司所提供的研究實踐機會和條件，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和同事的支持和幫助表示誠摯的謝意；感謝孫流芳編審的鼓勵和機械工業(yè)出版社在本書出版過程中給予的支持。
作者學(xué)識水平有限，錯漏和不當(dāng)之處敬請讀者和同行給予批評指正。聯(lián)系電子郵箱：tanjc04@sinacom。
譚建成，1964年畢業(yè)于清華大學(xué)，研究生學(xué)歷，服務(wù)過西安微電機研究所、中國電器科學(xué)研究院，是我國早從事無刷直流電機與控制技術(shù)的首批科技工作者之一。在無刷電機領(lǐng)域科技刊物和學(xué)術(shù)會議發(fā)表科技文章80余篇，3個授權(quán)專利，獨立完成專著3部，參與著作編寫3部。獲得機械工業(yè)部及廣東省科技進(jìn)步獎4次。
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(fā)展前途的機電一體化電機
1.2無刷直流電動機的技術(shù)優(yōu)勢
1.3 21世紀(jì)是永磁無刷直流電動機廣泛推廣應(yīng)用的世紀(jì)
1.4推動無刷直流電動機技術(shù)和市場蓬勃發(fā)展的主要因素
1.5無刷直流電動機技術(shù)發(fā)展動向
1.6小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2章方波驅(qū)動與正弦波驅(qū)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(qū)動和正弦波驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理
2.3無刷直流電動機與永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和性能比較
2.4小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章無刷直流電動機的繞組連接與導(dǎo)通方式及其選擇
3.1常見繞組連接與導(dǎo)通方式
3.1.1兩相繞組電機連接與導(dǎo)通方式
3.1.2四相繞組電機連接與導(dǎo)通方式
3.1.3三相繞組電機連接與導(dǎo)通方式
3.1.4五相星形繞組電機連接與導(dǎo)通方式
3.1.5小結(jié)
3.2兩相、三相和四相不同繞組連接和導(dǎo)通方式的分析比較
3.3繞組利用率和最佳導(dǎo)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(dǎo)通角的分析
3.3.3小結(jié)
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(zhuǎn)換關(guān)系
3.4.2同一臺電機采用三角形與星形接法的比較
3.4.3 3次諧波環(huán)流和采用三角形接法條件
3.4.4應(yīng)用實例
3.4.5小結(jié)
3.5在相同銅損耗條件下幾種不同相數(shù)、不同導(dǎo)通角電機轉(zhuǎn)矩的比較
參考文獻(xiàn)
第4章無刷直流電動機數(shù)學(xué)模型、特性和參數(shù)
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(shè)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(tǒng)一表達(dá)式
4.1.3理想空載點平均電流不等于零
4.1.4無刷直流電機主要參數(shù)KE、KT、Req和D
4.1.5重要參數(shù)——黏性阻尼系數(shù)D
4.1.6正弦波反電動勢兩相、三相和四相繞組的系數(shù)KE、KT、KD計算
4.1.7一個三相無刷直流電動機特性和系數(shù)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(dǎo)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(shù)學(xué)模型和基本特性
4.4.1換相過程分析和瞬態(tài)三相電流解析表達(dá)式
4.4.2平均電流和平均電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式
4.4.3平均電流和平均電磁轉(zhuǎn)矩的簡潔表達(dá)式和函數(shù)關(guān)系圖
4.4.4近似計算公式
4.4.5轉(zhuǎn)矩系數(shù)KT與反電動勢系數(shù)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(jié)
4.5無刷直流電動機單回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(xiàn)
第5章無刷直流電動機分?jǐn)?shù)槽繞組和多相繞組
5.1無刷直流電動機定子與繞組結(jié)構(gòu)
5.2無刷直流電動機的分?jǐn)?shù)槽繞組
5.2.1分?jǐn)?shù)槽繞組的優(yōu)點
5.2.2分?jǐn)?shù)槽繞組槽極數(shù)Z0/p0組合約束條件
5.2.3三相繞組節(jié)距y=1的分?jǐn)?shù)槽集中繞組Z0/p0組合條件
5.2.4三相分?jǐn)?shù)槽繞組的繞組系數(shù)計算
5.2.5成對出現(xiàn)的槽極數(shù)組合
5.2.6小結(jié)
5.3分?jǐn)?shù)槽集中繞組槽極數(shù)組合的選擇與應(yīng)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(zhuǎn)子渦流損耗
5.3.3齒槽組合的LCM值與齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)系
5.34Z為奇數(shù)的齒槽組合與UMP問題
5.3.5負(fù)載下的紋波轉(zhuǎn)矩
5.3.6成對槽極數(shù)組合、槽極數(shù)比的選擇
5.3.7大小齒結(jié)構(gòu)的集中繞組電機
5.3.8小結(jié)
5.4分?jǐn)?shù)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?jǐn)?shù)槽集中繞組電動勢相量星形圖
5.4.3三相分?jǐn)?shù)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?jǐn)?shù)槽繞組的對稱條件
5.5.2五相分?jǐn)?shù)槽集中繞組槽極數(shù)組合Z0/(2p0)的分析
5.5.3Z為奇數(shù)的槽極數(shù)組合與UMP問題
5.5.4五相分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機的繞組系數(shù)計算
5.5.5一個五相繞組連接和霍爾傳感器位置的例子
5.5.6小結(jié)
5.6一種六相無刷直流電機繞組結(jié)構(gòu)分析
5.6.1六相無刷直流電機系統(tǒng)主要優(yōu)點
5.6.2兩種六相無刷直流電動機繞組結(jié)構(gòu)方案
5.6.3兩種繞組結(jié)構(gòu)方案比較
5.7多相繞組連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的探討
5.7.1多相繞組連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(huán)流條件的分析
5.8定子鐵心制造方法
參考文獻(xiàn)
第6章磁路與反電動勢
6.1轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)
6.1.1轉(zhuǎn)子磁路基本結(jié)構(gòu)形式
6.1.2Halbach陣列結(jié)構(gòu)
6.1.3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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應(yīng)用
6.2.1常用永磁材料
6.2.2注塑、黏結(jié)、燒結(jié)永磁材料和磁環(huán)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(jié)構(gòu)氣隙磁通密度計算
6.3.3考慮氣隙半徑曲率的表貼式結(jié)構(gòu)氣隙磁通密度計算
6.3.4埋入式結(jié)構(gòu)氣隙磁通密度計算
6.3.5內(nèi)置V形徑向式氣隙磁通密度計算
6.3.6內(nèi)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(xiàn)
第7章轉(zhuǎn)子位置傳感器及其位置的確定
7.1轉(zhuǎn)子位置傳感器的分類和特點
7.2霍
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