Permanent Magnet Brushless DC Motor Technology (Tan Jiancheng)

\"Permanent Magnet Brushless DC Motor Technology\" includes the structure and performance comparison of brushless DC motor and permanent magnet synchronous motor; mathematical model of brushless DC motor; characteristics and parameter calculation method considering winding inductance; fractional slot concentrated winding and multi-phase winding; analysis and comparison of connection and conduction methods of windings with different number of phases; calculation of air gap flux density; back electromotive force waveform and back electromotive force calculation; analysis and determination method of Hall sensor position distribution law; selection of brushless DC motor design elements; correction of the basic relationship of main dimensions considering the influence of inductance; method of determining the main dimensions of the motor by viscous damping coefficient; armature reaction of brushless DC motor with integer slot and fractional slot winding; torque ripple and its suppression method; cogging torque and its weakening method; basic control technology of brushless DC motor; sensorless control technology; low-cost sinusoidal wave control technology; single-phase brushless DC motor and control, etc. \"Permanent Magnet Brushless DC Motor Technology\" also comprehensively introduces the latest developments and research results of brushless DC motor and control technology at home and abroad. Relevant references are attached after each chapter to facilitate readers to follow up and further study. This book follows the writing principle of combining theoretical research with practical technology. It can be used as a reference for scientific and technological personnel, managers, as well as college teachers, students and graduate students who are about to engage in or are currently engaged in research and development, design, production, control and application related to brushless DC motors. PrefaceChapter 1 Introduction1.1 Brushless DC motor is the most promising mechatronic motor1.2 Technical advantages of brushless DC motor1.3 The 21st century is the century of widespread promotion and application of permanent magnet brushless DC motor1.4 The main factors driving the vigorous development of brushless DC motor technology and market1.5 Development trend of brushless DC motor technology1.6 SummaryReferencesChapter 2 Principle and comparison of square wave drive and sine wave drive2.1 Brushless DC motor (BLDC) and permanent magnet synchronous motor (PMSM)2.2 Torque generation principle of square wave drive and sine wave drive2.3 Comparison of structure and performance of brushless DC motor and permanent magnet synchronous motor2.4 SummaryReferencesChapter 3 Winding connection and conduction method and selection of brushless DC motor3.1 Common winding connection and conduction method3.1.1 Two-phase winding motor connection and conduction method3.1.2 Four-phase winding motor connection and conduction method3.1.3 Three-phase winding motor connection and conduction method3.1.4 3.1.5 Summary 3.2 Analysis and comparison of two-phase, three-phase and four-phase winding connection and conduction methods 3.3 Analysis of winding utilization and optimal conduction angle 3.3.1 Bridge circuit closed winding and star winding 3.3.2 Analysis of optimal conduction angle of non-bridge m-phase brushless DC motor 3.3.3 Summary 3.4 Analysis and selection of three-phase winding △ connection and Y connection with bridge commutation 3.4.1 Y and △ winding connection methods of three-phase brushless DC motor and their conversion relationship 3.4.2 Comparison of triangle and star connection for the same motor 3.4.3 Third harmonic circulating current and conditions for triangle connection 3.4.4 Application example 3.4.5 Summary 3.5 Comparison of torque of motors with different number of phases and different conduction angles under the same copper loss conditions References Chapter 4 Mathematical model, characteristics and parameters of brushless DC motor 4.1 Simplified model and basic characteristics of brushless DC motor 4.1.1 Basic assumptions and simplified model basic equivalent circuit 4.1.2 Unified expression of mechanical characteristics of brushless DC motor 4.1.3 The average current at the ideal no-load point is not equal to zero 4.1.7 An example of characteristics and coefficient calculation of a three-phase brushless DC motor 4.2 The influence of winding inductance on the characteristics of brushless DC motor 4.3 Non-bridge type 120. 4.4.1 Analysis of the nonlinear working characteristics of the three-phase brushless DC motor taking into account the winding inductance 4.4.2 Analysis of the commutation process and the analytical expression of the transient three-phase current 4.4.3 The simple expression and functional relationship diagram of the average current and average electromagnetic torque 4.4.4 Approximate calculation formula 4.4.5 Torque coefficient KT and back electromotive force coefficient KE 4.4.6 Mechanical characteristics of brushless DC motor taking into account the winding inductance 4.4.7 Graphical method for calculating motor characteristics and practical verification 4.4.8 The influence of changes in winding resistance and inductance on motor characteristics 4.4.9 Summary 4.5 Equivalent circuit of single-loop brushless DC motor and apparent resistance R 4.6 Calculation of power and efficiency, copper loss and effective current 4.7 Calculation of winding resistance and inductance 4.7.1 Calculation of resistance 4.7.2 Calculation of inductance 4.7.3 An example of inductance calculation References Chapter 5 Fractional-slot windings and multi-phase windings for brushless DC motors 5.1 Stator and winding structure of brushless DC motors 5.2 Fractional-slot windings for brushless DC motors 5.2.1 Advantages of fractional-slot windings 5.2.2 Combination constraints for fractional-slot windings with number of slots and poles z/p 5.2.3 Fractional-slot concentrated windings with three-phase winding pitch y=1 z/p. Combination conditions5.2.4 Calculation of winding coefficients for three-phase fractional slot windings5.2.5 Paired slot-pole combinations5.2.6 Summary5.3 Selection and application of slot-pole combinations for fractional slot concentrated windings5.3.1 Single-layer windings and double-layer windings5.3.2 Stator magnetomotive force harmonics and rotor eddy current losses5.3.3 Relationship between LCM value of slot combination and slot torque5.3.4 Slot combination with odd z and UMP problem5.3.5 Ripple torque under load5.3.6 Selection of paired slot-pole combinations and slot-pole ratio5.3.7 Concentrated winding motors with large and small teeth5.3.8 Summary5.4 EMF phasor diagram and winding expansion diagram for fractional slot windings5.4.1 Phase diagram and winding EMF phasor star diagram5.4.2 EMF phasor star diagram for fractional slot concentrated windings5.4.3 Steps for drawing the winding expansion diagram of a three-phase fractional-slot concentrated winding motor 5.5 Multi-phase winding 5.5.1 Symmetrical conditions for multi-phase fractional-slot windings 5.5.2 Slot-pole number combination z for five-phase fractional-slot concentrated windings. /(2P.) Analysis 5.5.3 Slot-pole combination with odd number of Z and UMP problem 5.5.4 Calculation of winding coefficient of five-phase fractional-slot concentrated winding motor 5.5.5 An example of five-phase winding connection and Hall sensor position 5.5.6 Summary 5.6 Analysis of winding structure of a six-phase brushless DC motor 5.6.1 Main advantages of six-phase brushless DC motor system... Chapter 6 Magnetic Circuit and Back EMF Chapter 7 Rotor Position Sensor and Determination of Its Position Chapter 8 Armature Reaction of Permanent Magnet Brushless DC Motor Chapter 9 Torque Ripple of Brushless DC Motor Chapter 10 Cogging Torque of Permanent Magnet Brushless DC Motor and Its Reduction Method Chapter 11 Selection of Motor Design Elements and Determination of Main Dimensions Chapter 12 Basic Control Technology of Brushless DC Motor Chapter 13 Position Sensorless Control of Brushless DC Motor Chapter 14 Low-cost Positive Wave Drive Control of Brushless DC Motor Chapter 15 Single-phase Brushless DC Motor and Control