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第1章 永磁直流无刷电机简介 1

1.1 永磁直流无刷电机概述 1

1.2 无刷电机和永磁直流有刷电机的区别 2

1.3 无刷电机输入、输出功率的计算 2

1.4 无刷电机结构、工作原理和工作模式 3

1.5 无刷电机的电磁转矩和感应电动势 3

1.6 无刷电机的标准和技术指标的确定 4

1.7 无刷电机的其他相关技术指标 5

1.7.1 无刷电机的负载 5

1.7.2 无刷电机的电路 5

1.7.3 无刷电机的磁路 5

1.7.4 无刷电机的通电形式 6

1.7.5 无刷电机的换向 8

1.7.6 无刷电机的位置传感器 8

1.8 方波无刷电机的控制器 9

第2章 无刷电机的机械特性、主要常数和外部特征 10

2.1 无刷电机的机械特性与机械特性曲线 10

2.2 无刷电机三大重要常数KT、KE、Kn 12

2.2.1 无刷电机的转矩常数KT 12

2.2.2 无刷电机的反电动势常数KE 12

2.2.3 无刷电机的转速常数Kn 13

2.2.4 电机的转速n 14

2.2.5 无刷电机的感应电动势E 15

2.3 电机T-n曲线与电机各参数关系 15

2.3.1 T-n曲线与磁链Nφ和内阻R的关系 15

2.3.2 T-n曲线与工作电压U的关系 15

2.4 无刷电机的调节特性 16

2.4.1 无刷电机的电压调节特性 16

2.4.2 无刷电机的电阻调节特性 17

2.4.3 无刷电机的脉宽调制调速方法 17

2.5 电机特性曲线分析 19

2.5.1 电机的转矩常数KT对T-n曲线的作用 19

2.5.2 电机T-n曲线的非线性分析 19

2.5.3 负载点的理想机械特性曲线 19

2.5.4 电机的转矩常数KT与T-I曲线的关系 19

2.5.5 电机的T-η曲线 20

2.5.6 电机的T-P2曲线 21

2.5.7 电机机械特性曲线重要点的分析与调整 21

2.6 电机的效率平台 25

2.7 无刷电机的电磁功率与损耗 25

2.8 无刷电机的输入要素U、I和输出要素T、n 26

2.8.1 无刷电机的输入要素U、I 26

2.8.2 无刷电机的输出要素T、n 27

2.8.3 无刷电机输入要素和输出要素之间的关系 27

第3章 无刷电机的绕组、磁路和内部特征 28

3.1 无刷电机的绕组 28

3.1.1 无刷电机的集中绕组 28

3.1.2 无刷电机的大节距绕组 28

3.1.3 无刷电机三相绕组星形和三角形接法 29

3.1.4 并联支路数a和导线并联股数a' 29

3.1.5 无刷电机的绕组系数Kdp 30

3.1.6 无刷电机的有效通电导体根数N 30

3.1.7 无刷电机的绕组的矩形波和正弦波 30

3.2 无刷电机磁路结构介绍 31

3.2.1 无刷电机的磁通 31

3.2.2 无刷电机的工作磁通 31

3.2.3 磁钢磁通和磁通密度的概念 32

3.2.4 气隙磁通和磁通密度的分析 34

3.2.5 齿磁通和齿磁通密度的分析 35

3.2.6 气隙槽宽与气隙齿宽比的设定 36

3.2.7 磁钢剩磁Br和齿磁通密度BZ的关系 36

3.2.8 磁钢和气隙磁通分布的测定 37

3.2.9 电机的齿磁通密度变化的分析 38

3.2.10 无刷电机的齿磁通和齿磁通密度的计算 38

3.2.11 求取电机齿磁通密度的公式和验证 38

3.2.12 无刷电机齿磁通密度和齿相当工作磁通密度 41

3.2.13 无刷电机定子齿磁通密度的小结 42

3.2.14 无刷电机工作磁通的计算单位 42

3.3 无刷电机磁路的磁通计算 43

3.3.1 无刷电机磁路中的最大磁通 43

3.3.2 无刷电机齿饱和磁通密度 44

3.4 无刷电机的磁钢 44

3.5 无刷电机的冲片 45

3.5.1 冲片的气隙圆周齿宽和气隙圆周槽宽 45

3.5.2 定子的深槽冲片 45

3.5.3 定子的槽满率和槽利用率 46

3.6 电流密度、线负荷和发热因子 47

第4章 分数槽集中绕组和大节距绕组 49

4.1 分数槽集中绕组无刷电机 49

4.2 分数槽集中绕组分区 51

4.2.1 分区与电机的关系 51

4.2.2 分区和单元电机的区别 51

4.2.3 电机机械夹角和电夹角的关系 51

4.2.4 电机分区电夹角和机械夹角的关系 52

4.2.5 分区相线圈、分区齿、槽和磁钢的关系 53

4.2.6 分数槽集中绕组电机各种关系的计算 56

4.2.7 分区中一相线圈个数不是整数的分析 57

4.2.8 分区中各个相关元素的计算表 58

4.2.9 力偶电机与非力偶电机 59

4.3 绕组展开图的简图画法 61

4.3.1 已知无刷电机定子槽数和磁钢片数的画法 61

4.3.2 绕组展开图用简图的画法步骤 62

4.3.3 每槽电夹角不同时的排列简图 63

4.3.4 多相分数槽集中绕组展开图画法步骤 64

4.3.5 分数槽集中绕组分布简图举例 64

4.3.6 电动自行车电机分数槽集中绕组的数据介绍 65

4.4 霍尔元件的位置排放 65

4.4.1 电机线圈的同相位点 65

4.4.2 分数槽集中绕组无刷电机线圈换向 65

4.4.3 霍尔元件的放置位置与相线圈换向边的关系 67

4.4.4 霍尔元件的分布和摆放 67

4.4.5 霍尔元件分布摆放例证 68

4.4.6 霍尔元件放置方法的小结 69

4.4.7 特殊的分数槽集中绕组的霍尔元件排布法 69

4.4.8 绕组实用排列法画相关书籍中的霍尔元件排布 71

4.4.9 通电线圈在电机磁场中的换向 72

4.4.10 霍尔元件放在齿上和槽内的问题 73

4.5 无刷电机的正反转 74

4.5.1 电机正反转的概念 74

4.5.2 无刷电机反转的几种方法 75

4.6 大节距绕组无刷电机 76

4.6.1 大节距绕组形式和判别 76

4.6.2 大节距绕组机械夹角与电夹角的关系 77

4.7 整数槽大节距绕组的形式 77

4.8 分数槽大节距绕组的形式 78

4.9 大节距绕组的画法 80

4.9.1 大节距定子绕组和转子极数的关系 80

4.9.2 三相大节距绕组单元分区的计算 80

4.9.3 三相大节距绕组展开图的画法步骤 80

4.10 霍尔元件与大节距绕组 82

4.10.1 霍尔元件的放置位置与相线圈换向边的关系 82

4.10.2 带有霍尔元件的独立转子位置传感器 82

第5章 无刷电机的实用设计方法 84

5.1 电机设计方法和程序的探讨 84

5.2 无刷电机设计基本思路的探讨 85

5.3 无刷电机的实用设计法 85

5.3.1 无刷电机实用设计方法简介 85

5.3.2 电机设计计算精度和设计符合率 85

5.4 无刷电机的目标设计法 86

5.4.1 电机设计的基本思想 86

5.4.2 目标设计法中的主要目标参数 86

5.4.3 目标设计的设计计算精度和设计符合率分析 89

5.4.4 无刷电机气隙体积的目标设计 89

5.4.5 无刷电机绕组匝数的目标设计 92

5.4.6 无刷电机定子冲片的目标设计 93

5.4.7 无刷电机定子冲片的最佳设计 94

5.4.8 无刷电机目标设计算例 95

5.5 无刷电机KT目标设计法 97

5.5.1 用最大效率点法求电机转矩常数KT 101

5.5.2 电机改制的KT设计法 104

5.6 无刷电机KE目标设计法 108

5.6.1 反电动势常数KE的分析 109

5.6.2 反电动势常数KE目标设计法设计实例 110

5.6.3 对KE目标设计法的评价 113

5.7 无刷电机的测试发电机法 113

5.7.1 测试发电机的概念 114

5.7.2 测试发电机测量感应电动势的形式和方法 115

5.7.3 求取电机有效系数αi的方法 116

5.7.4 测试发电机的感应电动势 118

5.7.5 电机工作磁通的分析 118

5.7.6 从Maxwell中求感应电动势常数 119

5.7.7 从Maxwell中用感应电动势求电机的齿磁通密度 121

5.7.8 感应电动势波形的分析 122

5.7.9 用电机通用公式法验证测试发电机法的准确性 124

5.7.10 测试发电机法的分析 124

5.8 无刷电机目标推算法 124

5.8.1 冲片相同的目标推算法 125

5.8.2 异形冲片无刷电机的目标推算法 127

5.8.3 比较复杂的电机目标推算法 129

5.8.4 全新电机设计的目标推算法 134

5.8.5 目标推算法的小结 135

5.9 无刷电机通用公式法 135

5.9.1 电机通用公式法实用设计举例一 136

5.9.2 电机通用公式法实用设计举例二 137

5.10 无刷电机分步目标设计法 138

5.11 无刷电机设计的实验修正法 139

5.11.1 KT常数测试法 139

5.11.2 电压调整法 139

第6章 Maxwell在无刷电机设计中的基本操作 141

6.1 Maxwell软件的介绍 141

6.2 RMxprt在永磁直流无刷电机中的应用 141

6.2.1 无刷电机工程模型的引入 142

6.2.2 无刷电机参数的设定 142

6.2.3 无刷电机参数的输入 143

6.2.4 无刷电机参数的计算 147

6.2.5 无刷电机计算结果的查看 147

6.3 RMxprt导入至Maxwell 2D有限元模块 162

6.4 Maxwell电机参数的解读 165

6.5 目标设计与Maxwell 167

第7章 无刷电机的实用设计 168

7.1 驱动无刷电机设计 168

7.1.1 57ZWX无刷电机技术数据 168

7.1.2 57ZWX无刷电机数据分析 169

7.1.3 电机的冲片分析 169

7.1.4 电机铁心长度的推算 170

7.1.5 73-60W-6-8J无刷电机实用设计计算 171

7.2 大功率无刷电机设计 172

7.2.1 电机技术数据 172

7.2.2 用KT法进行设计 172

7.2.3 用Maxwell进行核算 173

7.3 异形大功率无刷电机设计 174

7.3.1 相同结构等比例电机之间的参数关系 174

7.3.2 相同结构等比例电机的设计思路 176

7.3.3 异形大功率无刷电机设计举例 177

7.4 齿轮减速无刷电机设计 181

7.4.1 电机技术数据 181

7.4.2 齿轮减速无刷电机的技术分析 182

7.4.3 齿轮减速无刷电机实用计算 182

7.4.4 齿轮减速无刷电机测试报告 183

7.5 交流供电无刷电机设计 184

7.5.1 交流整流电源的整流分析 184

7.5.2 家用空调风扇无刷电机的设计 185

7.6 直驱无刷电机（DDR）设计 189

7.6.1 直驱无刷电机的特点 189

7.6.2 直驱无刷电机的设计计算 190

7.6.3 用Maxwell计算 194

7.6.4 设计符合率的验证 197

7.7 无刷电机实用变形设计法 198

7.7.1 实用变形设计法的设计思路 199

7.7.2 实用变形设计法的设计举例 199

7.7.3 实用变形设计法的冲片设计 202

7.7.4 实用变形设计法的设计小结 202

7.8 无刷电机的Maxwell分步目标设计 202

第8章 电动车无刷电机实用设计 207

8.1 电动车的动力性能 207

8.1.1 在平路上匀速运行时的车况 207

8.1.2 在斜坡上匀速运行时的车况 208

8.1.3 电动车的动力加速性能 209

8.1.4 电动车的恒功率性能 210

8.1.5 电动车工作点的选取 213

8.1.6 电动车最大功率的实用计算 214

8.2 电动车电机机械性能的求取 216

8.3 电动自行车无刷电机实用设计 218

8.3.1 电动自行车无刷电机概述 218

8.3.2 电动自行车轮毂电机的设计 222

8.3.3 行星式过桥齿轮减速轮毂电机的设计 228

8.3.4 一种新型的齿轮减速电机的设计 233

8.4 电动摩托车电机实用设计 238

8.4.1 电动摩托车电机概述 238

8.4.2 轻便高端配置电动摩托车电机的设计 241

8.4.3 通用电动摩托车电机的设计 245

8.4.4 无刷电机内转子和外转子的转换推算法 253

8.5 特种车辆电动车无刷电机实用设计 256

8.5.1 特种车辆电动车电机概述 256

8.5.2 高尔夫球车电机的设计 259

8.6 电动汽车电机实用设计 263

8.6.1 电动汽车无刷电机的设计 263

8.6.2 电动汽车驱动电机选型匹配 266

8.6.3 轻型电动汽车电机的设计 270

第9章 永磁同步电机实用设计 274

9.1 永磁同步电机概述 275

9.2 永磁同步电机实用设计方法 284

9.2.1 永磁同步电机的“相当无刷电机”设计法 284

9.2.2 永磁同步电机的测试发电机法 290

9.3 永磁同步电机实用设计举例 291

9.3.1 交流伺服电机实用设计一 291

9.3.2 交流伺服电机实用设计二 298

9.3.3 微型电动车永磁同步电机实用设计 300

9.3.4 微型电动汽车永磁同步电机实用设计 303

9.3.5 大功率永磁同步电机设计分析 307

9.3.6 测试发电机法的实用设计 311

9.3.7 系列永磁同步电机的实用设计法 316

9.3.8 永磁同步电机的实用设计变换法 317

9.3.9 永磁同步电机冲片实用变换法 319

9.3.10 永磁同步电机多目标实用设计法 321

9.4 永磁同步电机调整与改进 332

9.5 永磁同步电机的分步目标设计 335

9.6 永磁同步电机的Maxwell分步目标设计 338

9.7 永磁同步电机实用设计小结 340

参考文献 342