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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、Kn12

2.2.1 无刷电机的转矩常数KT12

2.2.2 无刷电机的反电动势常数KE12

2.2.3 无刷电机的转速常数Kn13

2.2.4 电机的转速n14

2.2.5 无刷电机的感应电动势E15

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、n26

2.8.1 无刷电机的输入要素U、I26

2.8.2 无刷电机的输出要素T、n27

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Kdp30

3.1.6 无刷电机的有效通电导体根数N30

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KT101

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Maxwell167

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