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绪论1

1特种电机的定义与类型1

2特种电机的应用2

3特种电机的发展方向3

4本课程的内容简介和使用说明5

参考文献5

第1章 无刷直流电动机及其控制系统6

学习指导6

1.1无刷直流电动机系统6

1.1.1无刷直流电动机的组成6

1.1.2无刷直流电动机的基本工作原理10

1.1.3无刷直流电动机与永磁同步电动机12

1.1.4无刷直流电动机的特点14

1.1.5无刷直流电动机的发展概况15

1.1.6无刷直流电动机的应用与研究动向15

1.2电机本体的基本问题16

1.2.1永磁材料特性与转子结构16

1.2.2定子绕组23

1.3三相无刷直流电动机的主电路及其工作方式26

1.3.1星形连接三相半桥主电路27

1.3.2星形连接三相桥式主电路28

1.3.3角形连接三相桥式主电路30

1.4无刷直流电动机的电枢反应32

1.5无刷直流电动机的分析33

1.5.1无刷直流电动机的数学模型33

1.5.2无刷直流电动机的反电动势35

1.5.3无刷直流电动机稳态性能的动态模拟35

1.5.4无刷直流电动机稳态性能的简化分析37

1.6无刷直流电动机的运行特性38

1.6.1机械特性38

1.6.2调节特性39

1.6.3工作特性39

1.7无刷直流电动机的转矩脉动39

1.7.1转矩脉动的定义及引起转矩脉动的原因39

1.7.2换相与转矩脉动41

1.8无刷直流电动机转子位置信号的检测45

1.8.1转子位置传感器45

1.8.2常用的无位置传感器位置检测方法48

1.8.3利用反电动势检测转子位置50

1.9无刷直流电动机的控制原理及其实现53

1.9.1无刷直流电动机控制系统原理53

1.9.2 PWM调制方式55

1.9.3正反转运行控制61

1.9.4控制系统的实现64

1.10无刷直流电动机控制专用集成电路及其应用67

1.10.1无刷直流电动机专用集成电路67

1.10.2无刷直流电动机控制器MC33033的应用69

1.10.3无位置传感器无刷直流电动机控制器ML4428的应用72

1.11无刷直流电动机的单片机控制76

1.11.1电机控制用微控制器的选择76

1.11.2基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制系统77

1.11.3基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制软件设计81

1.11.4基于AVR单片机的电动车用无刷直流电动机控制例程88

1.12基于DSP的无刷直流电动机无位置传感器控制97

1.12.1 TMS320LF2407的事件管理器简介98

1.12.2反电动势过零点检测99

1.12.3无位置传感器控制中无刷直流电动电机的起动103

1.12.4 IR2130驱动器及其与DSP和逆变器的接口104

1.12.5电流信号的检测105

1.12.6故障处理与保护电路107

1.12.7控制方法与软件109

本章小结110

练习与思考110

技能扩展110

参考文献111

第2章 开关磁阻电机及其控制系统113

学习指导113

2.1开关磁阻电动机传动系统113

2.1.1开关磁阻电动机传动系统的组成113

2.1.2开关磁阻电动机的工作原理114

2.1.3开关磁阻电动机的相数与结构116

2.1.4开关磁阻电动机传动系统的特点119

2.1.5开关磁阻电动机的发展概况120

2.1.6开关磁阻电机的应用与研究动向121

2.2开关磁阻电机的基本方程与性能分析124

2.2.1 SR电机的基本方程124

2.2.2基于理想线性模型的SR电动机分析126

2.2.3考虑磁路饱和时SR电动机的分析130

2.3开关磁阻电动机的控制原理132

2.3.1 SR电动机的运行特性132

2.3.2 SR电动机的基本控制方式133

2.3.3 SR电动机的起动运行136

2.3.4 SR电动机的四象限运行控制137

2.4开关磁阻电动机的功率变换器138

2.4.1功率变换器常见的主电路形式139

2.4.2功率开关器件和续流二极管的选用142

2.4.3 SR电动机的功率变换器设计实例143

2.5开关磁阻电动机传动系统的信号检测147

2.5.1位置信号检测147

2.5.2速度检测152

2.5.3电流检测155

2.6基于TMS320LF2407 DSP的开关磁阻电动机控制器158

2.6.1基于TMS320LF2407 DSP的SRD控制器硬件158

2.6.2基于TMS320LF2407 DSP的SRD控制策略及其实现165

2.7基于TMS320LF2407 DSP的开关磁阻电动机控制软件167

2.7.1控制系统程序设计结构167

2.7.2软件抗干扰措施170

2.7.3 SRD控制软件C语言例程171

2.8开关磁阻电机的电磁设计198

2.8.1电磁负荷与主要尺寸的关系198

2.8.2主要尺寸的确定200

2.8.3平均转矩计算202

2.8.4绕组连接203

2.8.5算例204

2.9开关磁阻发电机209

2.9.1开关磁阻发电机系统的组成209

2.9.2开关磁阻发电机的工作原理211

2.9.3开关磁阻发电机的能量传递212

2.9.4开关磁阻发电机的控制策略213

本章小结214

练习与思考216

技能扩展216

参考文献216

第3章 步进电动机及其控制219

学习指导219

3.1步进电动机的结构与工作原理219

3.1.1步进电动机的工作原理219

3.1.2反应式步进电动机221

3.1.3永磁式和混合式步进电动机223

3.1.4步进电动机的特点225

3.2反应式步进电动机的特性225

3.2.1步进电动机的静态特性225

3.2.2步进电动机的单步运行228

3.2.3步进电动机的连续运行和动态特性229

3.3步进电动机驱动控制器的构成233

3.4步进电动机的功率驱动电路234

3.4.1单极性驱动电路234

3.4.2双极性驱动电路237

3.5步进电动机的角度细分控制240

3.5.1角度细分控制原理240

3.5.2角度细分控制的电路实现241

3.5.3细分控制专用集成电路243

3.6步进电动机的单片机控制244

3.6.1脉冲分配244

3.6.2步进电动机的速度控制248

3.6.3步进电动机的加减速与定位控制248

3.7基于AVR单片机的两相混合式步进电动机控制实例250

3.7.1控制系统硬件250

3.7.2控制软件例程253

本章小结261

练习与思考261

参考文献262

第4章 直线电动机263

学习指导263

4.1直线电动机概述263

4.1.1直线电动机的原理与分类263

4.1.2直线电动机传动的特点265

4.1.3直线电动机的发展265

4.2直线感应电动机266

4.2.1直线感应电动机的基本原理266

4.2.2直线感应电动机的结构特点267

4.3直线直流电动机268

4.3.1永磁式268

4.3.2电磁式269

本章小结269

练习与思考270

技能扩展270

参考文献270

第5章 盘式电机271

学习指导271

5.1盘式电机概况271

5.2盘式直流电机272

5.2.1盘式直流电机的结构特点272

5.2.2盘式直流电机的基本电磁关系274

5.3盘式永磁同步电机的结构和特点275

5.3.1盘式永磁同步电机的常见结构275

5.3.2盘式无刷直流电动机277

本章小结277

练习与思考278

技能扩展278

参考文献278

第6章 超声波电动机279

学习指导279

6.1超声波电动机概况279

6.1.1超声波电动机的基本原理279

6.1.2超声波电动机的发展280

6.1.3超声波电动机的优点及其应用281

6.1.4超声波电机存在的问题及研究重点282

6.2超声波电动机的常见结构与分类283

6.2.1超声波电动机的常见结构283

6.2.2超声波电动机的分类286

6.3行波型超声波电动机的运行机理287

6.3.1行波的形成287

6.3.2超声波电动机的调速机理288

6.4行波型超声波电动机的驱动控制290

6.4.1行波型超声波电动机的调速控制方法290

6.4.2逆变器主回路291

6.4.3频率跟踪技术291

本章小结292

练习与思考293

技能扩展293

参考文献293