第2版前言

第1版前言

第1章绪论

1.1无刷直流电动机是最具发展前途的机电一体化电机

1.2无刷直流电动机的技术优势

1.3 21世纪是永磁无刷直流电动机广泛推广应用的世纪

1.4推动无刷直流电动机技术和市场蓬勃发展的主要因素

1.5无刷直流电动机技术发展动向

1.6小结

参考文献

第2章方波驱动与正弦波驱动的原理和比较

2.1无刷直流电动机（BLDC）与永磁同步电动机（PMSM）

2.2方波驱动和正弦波驱动的转矩产生原理

2.3无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较

2.4小结

参考文献

第3章无刷直流电动机的绕组连接与导通方式及其选择

3.1常见绕组连接与导通方式

3.1.1两相绕组电机连接与导通方式

3.1.2四相绕组电机连接与导通方式

3.1.3三相绕组电机连接与导通方式

3.1.4五相星形绕组电机连接与导通方式

3.1.5小结

3.2两相、三相和四相不同绕组连接和导通方式的分析比较

3.3绕组利用率和最佳导通角的分析

3.3.1桥式电路封闭绕组与星形绕组

3.3.2非桥式m相无刷直流电动机最佳导通角的分析

3.3.3小结

3.4桥式换相的三相绕组接法和接法的分析与选用

3.4.1三相无刷直流电动机和两种绕组接法及其转换关系

3.4.2同一台电机采用三角形与星形接法的比较

3.4.3 3次谐波环流和采用三角形接法条件

3.4.4应用实例

3.4.5小结

3.5在相同铜损耗条件下几种不同相数、不同导通角电机转矩的比较

参考文献

第4章无刷直流电动机数学模型、特性和参数

4.1无刷直流电动机简化模型和基本特性

4.1.1基本假设和简化模型基本等效电路

4.1.2无刷直流电动机机械特性的统一表达式

4.1.3理想空载点平均电流不等于零

4.1.4无刷直流电机主要参数KE、KT、Req和D

4.1.5重要参数——黏性阻尼系数D

4.1.6正弦波反电动势两相、三相和四相绕组的系数KE、KT、KD计算

4.1.7一个三相无刷直流电动机特性和系数计算例子

4.2绕组电感对无刷直流电动机特性的影响

4.3非桥式120°导通三相无刷直流电动机的非线性工作特性分析

4.4计及绕组电感的三相无刷直流电动机数学模型和基本特性

4.4.1换相过程分析和瞬态三相电流解析表达式

4.4.2平均电流和平均电磁转矩表达式

4.4.3平均电流和平均电磁转矩的简洁表达式和函数关系图

4.4.4近似计算公式

4.4.5转矩系数KT与反电动势系数KE

4.4.6计及绕组电感的无刷直流电动机机械特性

4.4.7图解法计算电机特性和实例验证

4.4.8绕组电阻和电感值变化对电机特性的影响

4.4.9小结

4.5无刷直流电动机单回路等效电路与视在电阻Rs

4.6功率和效率、铜损耗和电流有效值计算

4.7绕组电阻和电感的计算

4.7.1电阻的计算

4.7.2电感的计算

4.7.3一个电感计算的例子

参考文献

第5章无刷直流电动机分数槽绕组和多相绕组

5.1无刷直流电动机定子与绕组结构

5.2无刷直流电动机的分数槽绕组

5.2.1分数槽绕组的优点

5.2.2分数槽绕组槽极数Z0/p0组合约束条件

5.2.3三相绕组节距y=1的分数槽集中绕组Z0/p0组合条件

5.2.4三相分数槽绕组的绕组系数计算

5.2.5成对出现的槽极数组合

5.2.6小结

5.3分数槽集中绕组槽极数组合的选择与应用

5.3.1单层绕组和双层绕组

5.3.2定子磁动势谐波与转子涡流损耗

5.3.3齿槽组合的LCM值与齿槽转矩的关系

5.34Z为奇数的齿槽组合与UMP问题

5.3.5负载下的纹波转矩

5.3.6成对槽极数组合、槽极数比的选择

5.3.7大小齿结构的集中绕组电机

5.3.8小结

5.4分数槽绕组电动势相量图和绕组展开图

5.4.1相量图和绕组电动势相量星形图

5.4.2分数槽集中绕组电动势相量星形图

5.4.3三相分数槽集中绕组电机绕组展开图画法步骤

5.5多相绕组

5.5.1多相分数槽绕组的对称条件

5.5.2五相分数槽集中绕组槽极数组合Z0/(2p0)的分析

5.5.3Z为奇数的槽极数组合与UMP问题

5.5.4五相分数槽集中绕组电机的绕组系数计算

5.5.5一个五相绕组连接和霍尔传感器位置的例子

5.5.6小结

5.6一种六相无刷直流电机绕组结构分析

5.6.1六相无刷直流电机系统主要优点

5.6.2两种六相无刷直流电动机绕组结构方案

5.6.3两种绕组结构方案比较

5.7多相绕组连接拓扑结构的探讨

5.7.1多相绕组连接拓扑结构的分析

5.7.2九相电机绕组不同接法的机械特性分析

5.7.3多相无刷直流电机封闭形绕组无环流条件的分析

5.8定子铁心制造方法

参考文献

第6章磁路与反电动势

6.1转子磁路结构

6.1.1转子磁路基本结构形式

6.1.2Halbach阵列结构

6.1.3转子结构选择实例

6.2常用永磁材料及其在永磁无刷直流电动机中的应用

6.2.1常用永磁材料

6.2.2注塑、黏结、烧结永磁材料和磁环多极充磁

6.3气隙磁通密度的分析计算

6.3.1永磁无刷直流电动机磁路模型和等效磁路

6.3.2表贴式结构气隙磁通密度计算

6.3.3考虑气隙半径曲率的表贴式结构气隙磁通密度计算

6.3.4埋入式结构气隙磁通密度计算

6.3.5内置V形径向式气隙磁通密度计算

6.3.6内置切向式气隙磁通密度计算

6.4反电动势波形和反电动势计算

6.4.1绕组形式对反电动势波形的影响

6.4.2反电动势的计算

6.5一个计算例子

参考文献

第7章转子位置传感器及其位置的确定

7.1转子位置传感器的分类和特点

7.2霍尔集成电路的选择与使用注意事项

7.3位置传感器最少个数

7.4位置传感器的安装方式

7.5无刷电机霍尔传感器位置确定的原理

7.5.1锁存型霍尔集成电路输出特性与极性的约定

7.5.2霍尔传感器位置与三相磁动势轴线对应关系

7.6分数槽集中绕组无刷电机霍尔传感器位置的分布规律和确定方法

7.6.1分数槽集中绕组单元电机槽数Z0为偶数的分析

7.6.2分数槽集中绕组单元电机槽数Z0为奇数的分析

7.6.3霍尔传感器安放在齿顶中央

7.6.4一种电动自行车用51/23分数槽集中绕组的例子

7.6.5小结

7.7三相无刷直流电机分离型霍尔传感器位置的整定方法

7.7.1多极电机霍尔传感器排列顺序

7.7.2霍尔传感器位置整定的几种方法

7.8适用于各类无刷直流电机确定霍尔传感器位置的通用方法

7.8.1确定霍尔传感器安放位置的通用方法

7.8.2单相无刷直流电机的例子

7.8.3两相（四相）无刷直流电机绕组星形连接的例子

7.8.4三相无刷直流电机绕组星形连接的几个例子

7.8.5三相无刷直流电机绕组三角形连接的例子

7.8.6五相无刷直流电机绕组星形连接的例子

7.8. 7九相无刷直流电机绕组封闭形连接的例子

7.8.8 11相无刷直流电机绕组封闭形连接的例子

7.8.9小结

参考文献

第8章永磁无刷直流电动机的电枢反应

8.1电枢反应磁动势分解为直轴和交轴分量的分析方法

8.2基于直轴和交轴分量分析的传统观点

8.3内置式转子结构电枢反应磁动势的影响

8.4基于电枢反应磁动势分布图的电枢反应磁场与永磁磁场叠加的分析方法

8.5电枢反应磁动势对最佳换相位置的影响和超前换相方法

8.6电机设计时需考虑电枢反应的最大去磁作用

8.7分数槽集中绕组电机的电枢反应

8.8分数槽集中绕组电机转子永磁体内产生涡流损耗

8.9小结

参考文献

第9章无刷直流电动机的转矩波动

9.1产生转矩波动的原因

9.2换相转矩波动分析

9.2.1只考虑电感、忽略绕组电阻的换相转矩波动分析

9.2.2考虑绕组电阻和电感换相过程的换相转矩波动分析

9.2.3换相时间t1的计算与t1/T=1条件的分析

9.2.4一个电机的计算例子

9.2.5小结

9.3抑制换相转矩波动的控制方法

9.4PWM控制方式对换相转矩波动的影响

参考文献

第10章永磁无刷直流电动机的齿槽转矩及其削弱方法

10.1永磁无刷直流电动机的齿槽转矩

10.2齿槽转矩的解析表达式

10.3采用分数槽绕组

10.4转子磁极极弧系数的选择

10.5不等厚永磁体和不均匀气隙方法

10.6定子斜槽、转子斜极或转子磁极分段错位方法

10.7磁极偏移方法

10.8定子铁心齿冠开辅助凹槽方法

10.9槽口宽度的优化

10.10降低齿槽转矩实例

10.11小结

参考文献

第11章电机设计要素的选择与主要尺寸的确定

11.1设计技术要求与典型设计过程

11.2无刷电机CAD软件简介

11.3若干设计要素的选择

11.4定子裂比的选择

11.5由电磁负荷确定电机主要尺寸的方法

11.5.1电磁负荷与主要尺寸关系式、电机利用系数

11.5.2定子绕组电流密度j与热负荷Aj

11.5.3一些设计参考数据

11.5.4单位转子体积转矩（TRV）

11.5.5主要尺寸基本关系式在考虑电感影响时的修正和一个电机例子的验证

11.5.6由电磁负荷确定电机主要尺寸方法的不确定性

11.6由黏性阻尼系数D确定电机主要尺寸的方法

11.7一个电机主要尺寸计算例子

11.8一个无刷直流伺服电机电磁设计实例

11.9一个基于Ansoft的无刷直流电机设计实例

参考文献

第12章无刷直流电动机基本控制技术

12.1无刷直流电动机控制概述

12.1.1无刷直流电动机电子控制器基本组成

12.1.2无刷直流电动机控制的发展

12.1.3开环和闭环控制系统

12.2起停控制和软起动

12.3正反转方法和转向控制

12.4制动控制

12.5转速反馈信号的简易检出方法

12.6无刷直流测速发电机

12.7几种电压调节方法与PWM脉宽调制

12.8保护电路和电流的采样

12.9电流波形与提前关断技术

12.10无刷直流电动机逆变器拓扑结构

12.11六开关三相逆变器拓扑结构和栅极驱动

12.12四开关三相逆变器的工作原理与控制

12.13以绕组切换方式扩展转速范围

12.14几种无刷直流电机实用控制电路例

12.14.1基于UCC3626的速度控制电路

12.14.2高压450V三相无刷直流电动机驱动电路

12.14.3微控制器MCU与L6235组合的驱动控制电路

参考文献

第13章无刷直流电动机无位置传感器控制

13.1反电动势检测法

13.1.1反电动势过零法

13.1.2反电动势积分及参考电压比较法

13.1.3反电动势积分及锁相环法

13.1.4续流二极管法

13.2 3次谐波反电动势检测法

13.3定子电感法

13.4 G（θ）函数法

13.5扩展卡尔曼滤波法

13.6状态观测器法

13.7利用微控制器和数字信号处理器的无传感器控制

13.7.1利用ST7MC微控制器的反电动势过零法无传感器控制的例子

13.7.2利用MC56F8013微控制器的反电动势过零法无传感器控制的例子

参考文献

第14章无刷直流电动机低成本正弦波驱动控制

14.1低成本正弦波驱动控制的需求

14.2利用线性霍尔元件作转子位置传感器的正弦波驱动

14.3利用开关型霍尔集成电路作转子位置传感器的正弦波驱动

14.3.1基于低分辨率转子位置信息的高分辨率转子位置识别新思路

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

14.3.3东芝公司正弦波控制器和驱动器专用芯片

14.4无传感器技术在正弦波驱动中的应用

参考文献

第15章单相无刷直流电动机与控制

15.1单相无刷直流电动机的工作原理与结构

15.2四种不对称气隙结构的转矩分析比较

15.3单相无刷直流电动机的超前换相与滞后换相分析

15.4单相无刷直流风机特性和基本换相电路

15.5无刷直流风机在计算机等电子设备中使用的若干问题

15.6用于光盘驱动器主轴中的单相无刷直流电动机

参考文献

附录

附录A作者已发表的相关文献

附录B几种霍尔集成电路数据表

附录C分数槽集中绕组系数表

附录D平均电流比KA平均电磁转矩比Kτ和KT/KE比的函数表

附录EGB/T21418—2008永磁无刷电动机系统通用技术条件2100433B