现代无刷直流永磁电动机的原理和设计

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出版者:科学
作者:叶金虎
出品人:
页数:319
译者:
出版时间:2007-8
价格:48.00元
装帧:
isbn号码:9787030194442
丛书系列:
图书标签:
  • 无刷永磁同步电机
  • 电气电子
  • .....
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  • 电动机设计
  • 电力电子
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  • 现代电机
  • 电机原理
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具体描述

《现代无刷直流永磁电动机的原理和设计》以基本理论分析为依据,从工程设计和应用的观点出发,比较详尽地论述了无刷直流永磁电动机和自控式永磁同步电动机的结构特点、工作原理、基本概念和设计要点。在第1章中着重分析了电子换向(相)和电枢绕组的导通顺序、分数槽绕组、霍尔传感器件的应用、无转予位置传感器的无刷直流永磁电动机、电枢反应的去磁作用和以磁铁工作图为基础的电磁计算,并附有设计例题;在第2章中着重分析了永磁同步电动机的稳态运行、变流技术、正弦波脉宽调制(SPWM)、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、无接触式旋转变压器的应用、磁场取向控制(FOC)、电枢反应的去磁作用和以相对单位坐标系内的磁铁工作图为基础的电磁计算,并附有设计例题;在第3 章中着重分析了不同运动形式下的负载惯量和负载力矩的计算和归算方法、几种典型功率传输机构中的电动机估算实例和不同电动机特性的综合分析和比较。《现代无刷直流永磁电动机的原理和设计》可供从事无刷直流永磁电动机和白控式永磁同步电动机的科研、开发、设计、制造、测试和应用等领域的科技人员参考,也可作为高等学校电机和自动控制等专业的本科生、研究生和教师的自学参考书。

作者简介

目录信息

绪论第1章 无刷直流永磁电动机 1.1 无刷直流永磁电动机的工作原理 1.2 无刷直流永磁电动机的结构 1.3 电枢绕组的连接方式和电子换向(相) 1.3.1 电枢绕组的连接方式 1.3.2 电子换向(相) 1.4 分数槽电枢绕组 1.4.1 分数槽绕组的基本概念 1.4.2 分数槽绕组的对称条件 1.4.3 分数槽电枢绕组的连接方法 1.5 转子位置传感器(霍尔磁敏传感器) 1.5.1 霍尔器件的工作原理 1.5.2 霍尔器件的分类 1.5.3 霍尔器件的空间配置 1.5.4 霍尔转子位置传感器的制作 1.5.5 霍尔转子位置传感器在无刷直流永磁电动机中的工作情况 1.6 无刷直流永磁电动机的电枢反应 1.7 无刷直流永磁电动机的正反转 1.7.1 无刷直流永磁电动机正反转的原理 1.7.2 无刷直流永磁电动机实现正反转的方法 1.8 无刷直流永磁电动机的驱动控制实施例 1.9 无转子位置传感器的无刷直流永磁电动机 1.9.1 基本数学方程式 1.9.2 利用反电动势的过零点来测转子位置 1.9.3 自启动问题 1.9.4 无转子位置传感的无刷直流永磁电动机的基本框图 1.9.5 控制软件的基本结构 1.10 永磁体磁路系统的设计 1.10.1 永磁材料的基本特性 1.10.2 无刷直流永磁电动机的磁路结构与等效磁路图 1.10.3 磁铁工作图 1.10.4含有永磁体的磁路计算的特点 1.11 电路系统的计算 1.11.1 电枢绕组和电子换相(向)电路形式的选择 1.11.2 基本计算公式的推导 1.11.3 电路参数Wφ和qC的计算 1.12 设计举例第2章 自控式永磁同步电动机(PMSM) 2.1 永磁同步电动机的典型结构 2.2 永磁同步电动机的典型等效磁路图 2.3 永磁同步电动机的电压平衡方程式和向量图 2.4 稳态电磁参数 2.5 永磁同步电动机的稳态运行性能 2.5.1 永磁同步电动机稳态运行时的主要技术经济指标 2.5.2 电动机运行状态与发电机运行状态之间的可逆转换 2.5.3 损耗和效率 2.6 自控式永磁同步电动机 2.6.1 基本工作原理 2.6.2 变流技术 2.6.3 正弦脉宽调制(SPWM) 2.6.4 空间矢量脉宽调制(SVPWM) 2.6.5 转子位置传感器(无接触式旋转变压器) 2.6.6 自控式永磁同步电动机的磁场取向控制 2.7 自控式永磁同步电动机的设计 2.7.1 定转子铁心结构的选择 2.7.2 主要材料的选用 2.7.3 不同充磁方法的考虑 2.7.4 主要尺寸的决定 2.7.5 永磁同步电动机经受到的最大去磁作用 2.7.6 相对单位坐标系内的永磁同步电动机的磁铁工作图 2.7.7 校验转子永磁体的尺寸 2.8 设计例题第3章 电动机的选用 3.1 驱动系统的稳态运行特性 3.1.1 电动机稳态运行时的基本电气方程式 3.1.2 电动机稳态运行时的机械特性 3.1.3 驱动系统的基本机械运动方程式 3.2 驱动系统的分析计算 3.2.1 惯量的计算 3.2.2 负载力矩和负载惯量的归算 3.2.3 五种典型的功率传输机构 3.2.4 负载惯量J1和电动机惯量JM的匹配 3.2.5 无刷直流永磁电动机和自控式永磁同步电动机的技术规格 3.2.6 电动机的估算实例 3.3 综合分析和比较 3.3.1 整体式电动机与分装式电动机的比较 3.3.2 内转子结构与外转予结构的比较 3.3.3 整体式控制器与分装式控制器的比较 3.3.4 不同逆变器的比较 3.3.5 不同控制方法(模式)的比较 3.3.6 开环控制与闭环控制的比较 3.3.7 二象限控制与四象限控制的比较 3.3.8 无线无刷直流永磁电动机与2-线无刷直流永磁电动机的比较 3.3.9 无刷直流永磁电动机(BLDCM)与自控式永磁同步电动机(PMSM)的比较 3.3.10 无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较附录I 常用物理单位换算附录II 常用软磁材料的特性曲线和参数附录III 永磁材料的特性曲线和参数 Ⅲ.1 铝镍钴永磁 Ⅲ.2 钐钴永磁体 Ⅲ.3 钕铁硼永磁材料附录IV 电枢绕组的导线规格附录V 常用三角函数公式和平面几何定理 V.1 三角函数公式 V.2 平面几何定理 圭要参考文献
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读后感

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用户评价

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坦白说,我是在一个技术论坛上偶然看到有人推荐这本书的,当时我正在为如何高效地控制高转速下的无刷电机而苦恼。这本书中关于电流环和速度环的级联设计,以及如何选择合适的PI控制器参数部分,简直是为我量身定做的一剂良方。作者并没有空泛地谈论“优化”,而是给出了具体的带宽选择原则和阻尼系数的考量,这对于提升实际控制系统的动态响应性能至关重要。其中关于传感器选择的章节也极其实用,对比了光电编码器、旋转变压器以及直接转矩控制等不同方案的优劣,并给出了针对不同负载环境下的推荐策略。阅读过程中,我感觉就像是有一位经验丰富的老工程师坐在我身边,耐心细致地指导我如何避开设计中的“坑”。全书的逻辑链条非常清晰,从电机物理特性到驱动电路设计,再到软件算法实现,层层递进,构建了一个完整的知识体系。

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我是一个偏爱动手实践的工程师,对于纯理论的书籍往往难以深入。这本书的独特之处在于,它在讲解完每一个核心概念后,几乎都会立刻衔接一个与实际硬件相关的设计考量。例如,在讨论逆变器拓扑结构时,它不仅分析了电压应力和电流纹波,还对不同开关器件(如IGBT和SiC MOSFET)的特性做了对比分析,这对于初级硬件工程师来说是巨大的帮助。书中对热管理和电磁兼容性(EMC)的设计建议也相当到位,这些常常是学术论文中容易忽略,但在实际产品开发中却决定成败的关键因素。我发现自己频繁地在书中的公式和我的仿真软件(如MATLAB/Simulink)之间来回对照,每次都能从中找到新的灵感和更优的实现路径。这本书的深度和广度,让它超越了一般教材的范畴,俨然成为了我工作台上的“案头宝典”。

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这本书的语言风格可以说是非常“务实”和“直给”,没有太多华丽的辞藻,每一个句子似乎都在传递着干货信息。它成功地将复杂的电机控制理论“翻译”成了工程师能够直接理解和应用的语言。特别是对MTPA(最大转矩电流比)和MTPV(最大转矩每伏特)控制策略的对比分析部分,解释得非常精妙,让读者不再是机械地套用公式,而是真正理解了在不同工作区域下选择哪种控制策略对系统效率和磁链控制的积极影响。我注意到书中对一些新兴技术,比如无传感器控制方法也进行了简要介绍,虽然不是重点,但这体现了作者对行业未来发展的关注。总而言之,这是一本结构严谨、内容前沿且极具工程实践指导价值的专业书籍,强烈推荐给所有从事电机驱动与控制领域的专业人士。

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这本书的封面设计得非常专业,封面上那一组复杂的电路图和精密的电机剖面图,一下子就抓住了我的眼球。作为一名机械专业的学生,我对电机驱动技术一直很感兴趣,但市面上很多教材要么过于理论化,要么只停留在基础的直流电机层面。翻开这本书的目录,我立刻被它细致的章节划分所吸引。它不仅仅涵盖了永磁同步电机(PMSM)的基本原理,还深入探讨了磁场定向控制(FOC)的数学模型和实现细节,这正是我在毕业设计中急需攻克的难点。书中对定子和转子磁场的相互作用、矢量分解的物理意义讲解得非常透彻,即便是初次接触这些复杂概念的人,也能通过图文并茂的方式建立起清晰的认知框架。特别是其中关于电机参数辨识和状态估计的章节,提供了详实的实验步骤和数据分析方法,这对于我们动手实践环节来说无疑是宝贵的资源。作者显然对这个领域有着深厚的积累,用词精准而严谨,完全避免了那些晦涩难懂的术语堆砌,让理论知识与工程应用实现了完美的结合。

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这本书的排版和印刷质量令人印象深刻,书页的触感非常舒适,不是那种廉价的纸张,长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更让我赞赏的是,书中对各种控制算法的推导过程详略得当,绝非简单的公式罗列。比如在讲解空间矢量调制(SVM)时,作者不仅给出了数学公式,还配有详细的扇区划分图和电压矢量合成的示意图,直观地展示了如何通过改变开关组合来逼近所需的电压空间矢量。这种注重细节的讲解方式,极大地降低了理解复杂控制策略的门槛。我个人最欣赏的是作者在介绍新型永磁同步电机结构优化时所引用的案例,这些案例都是行业内最新的研究成果,显示了本书紧跟技术前沿的特点。它不是一本停留在教科书层面的陈旧资料,而更像是一本紧密结合当前工业需求的工程师手册,充满了实战指导的智慧。

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