编辑推荐
写给创客的电动机实践指南
创客能够使用电动机做出令人惊奇的东西。电动机比其他的电子元器件要更为复杂，但是有了本书，你就可以完全掌握电动机。只要你开始动手做，再令人难以置信的新项目都将成为可能。
本书专门介绍可以动手做什么，而不是只是讲述理论。首先，本书阐述了电动机的工作原理并介绍了你需要了解的各种主要类型：步进电动机、伺服电动机、感应电动机以及线性电动机。接下来，本书介绍了使用Arduino Mega、树莓派以及BeagleBone Black控制伺服电机的详细过程和接口工作代码。所有的源代码和设计文件都可从motorsformakers.com网站下载。
你可以通过实际的例子、明晰的解释及丰富图片进行学习。如果你曾经梦想过使用电动机去做什么的话，那么还等什么，开始行动吧！
通过阅读本书，你将能够
● 了解电动机种类繁多的原因以及它们的工作原理；
● 为各种类型的项目选择合适的电动机；
● 构建控制各种类型的电动机所需的电路；
● 对Arduino Mega、树莓派或BeagleBoneBlack进行编程以控制电动机；
● 使用减速电机获得合适的转矩；
● 使用直线电机来提高速度和精度；
● 设计一个全功能的电子调速器（ESC）电路；
● 设计自己的四轴飞行器；
● 了解电动机在现代的电动汽车中的工作原理 ，同时了解特斯拉汽车的电动机设计与控制方面的专利。
作者简介
马修斯·斯卡尔皮诺是一位有着12年硬件和软件设计经验的工程师，拥有电子工程硕士学位，同时他还是一位高级认证互联设计师（CID+，Advanced Certified Interconnect Designer），他也是《Designing Circuit Boards with EAGLE:Make HighQuality PCBs at Low Cost and Programming》一书的作者。
目录
第一部分概述
1电动机入门3
1.1历史简介4
1.1.1奥斯特的罗盘指针4
1.1.2耶德利克的自转转子4
1.2剖析电动机5
1.2.1外部构造5
1.2.2内部构造6
1.3电动机概述7
1.3.1直流电动机8
1.3.2交流电动机8
1.4目标和结构9
1.5小结9
2基本概念11
2.1转矩和角速度11
2.1.1力12
2.1.2转矩12
2.1.3角速度14
2.1.4转矩转速曲线15
2.2磁铁15
2.3等效电路18
2.3.1电损耗18
2.3.2反向电动势19
2.4功率和效率20
2.4.1功20
2.4.2旋转功率20
2.4.3电功率21
2.4.4效率21
2.5小结22
第二部分探索电动机25
3直流电动机27
3.1直流电动机基础27
3.1.1转矩、电流和KT28
3.1.2转速、电压和KV29
3.1.3KT和Kv的权衡30
3.1.4开关电路31
3.1.5脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）33
3.2有刷电动机34
3.2.1机械换向35
3.2.2有刷电动机的种类36
3.2.3优点和缺点38
3.2.4控制电路38
3.3无刷电动机41
3.3.1无刷直流电动机的构造41
3.3.2内转子和外转子电动机43
3.3.3无刷直流电动机的控制45
3.4电子调速器48
3.4.1免电池电路50
3.4.2可编程性50
3.5电池51
3.6小结52
4步进电动机53
4.1永磁式（PM）步进电动机54
4.1.1结构54
4.1.2运行56
4.2反应式（VR）步进电动机57
4.2.1结构58
4.2.2运行58
4.3混合式（HY）步进电动机60
4.3.1结构60
4.3.2运行62
4.4步进电动机控制62
4.4.1双极步进电动机控制62
4.4.2单极步进电动机控制64
4.4.3驱动模式66
4.5小结70
5伺服电动机73
5.1业余爱好者伺服74
5.1.1脉冲宽度调制（PWM）控制75
5.1.2模拟和数字伺服76
5.1.3旋转编码器77
5.2伺服控制概述78
5.2.1开环和闭环系统79
5.2.2伺服电动机建模80
5.2.3拉普拉斯变换81
5.2.4框图和传递函数83
5.2.5伺服电动机的传递函数84
5.3PID控制85
5.4小结87
6交流电动机89
6.1交流电源（AC）89
6.1.1单相电源90
6.1.2三相电源90
6.2多相电动机概述91
6.2.1定子91
6.2.2旋转磁场92
6.2.3同步速度94
6.2.4功率因数94
6.3异步多相电动机96
6.3.1电磁感应96
6.3.2电流和转矩97
6.3.3鼠笼式转子98
6.3.4绕线转子98
6.4多相同步电动机101
6.4.1双励磁同步电动机101
6.4.2永磁式同步电动机102
6.4.3磁阻式同步电动机102
6.5单相电动机103
6.5.1分相电动机104
6.5.2电容启动电动机104
6.5.3罩极电动机105
6.6交流电动机控制106
6.6.1涡流驱动器106
6.6.2变频驱动器107
6.6.3VFD谐波失真108
6.7通用电动机109
6.8小结110
7齿轮和减速电动机113
7.1齿轮概述113
7.1.1功率传输114
7.1.2齿距115
7.1.3侧隙117
7.2齿轮类型117
7.2.1正齿轮117
7.2.2斜齿轮118
7.2.3锥齿轮120
7.2.4齿条和小齿轮（pinion）121
7.2.5涡轮121
7.2.6行星齿轮系122
7.3减速电动机123
7.4小结124
8直线电动机127
8.1线性执行器128
8.1.1运行和结构129
8.1.2线性执行器的例子130
8.1.3线圈炮131
8.2直线同步电动机131
8.2.1结构131
8.2.2案例研究：安川的SGLG135
8.2.3案例研究：磁悬浮列车系统136
8.3直线感应电动机137
8.3.1结构和运行137
8.3.2LINIMO列车线路（东部丘陵线）138
8.4单极电动机140
8.4.1结构和运行140
8.4.2轨道炮141
8.5小结143
第三部分电动机实战145
9使用Arduino Mega控制电动机147
9.1Arduino Mega简介148
9.1.1Arduino Mega电路板148
9.1.2微控制器和ATmega2560149
9.2Arduino Mega编程151
9.2.1准备Arduino环境152
9.2.2使用环境154
9.2.3Arduino编程155
9.3Arduino电动机接口板160
9.3.1电压161
9.3.2L298P双H桥连接162
9.3.3控制有刷电动机163
9.4步进电动机控制164
9.4.1Stepper库165
9.4.2控制步进电动机167
9.5伺服电动机控制169
9.5.1Servo库169
9.5.2控制伺服电动机170
9.6小结172
10使用树莓派控制电动机173
10.1树莓派174
10.1.1树莓派电路板174
10.1.2BCM2835片上系统175
10.2在树莓派上编程176
10.2.1Raspbian操作系统177
10.2.2Python和IDLE178
10.2.3GPIO接口179
10.3控制伺服电动机184
10.3.1配置PWM184
10.3.2控制伺服电动机187
10.4RaspiRobot主板189
10.4.1L293DD四通道半H电动机驱动器190
10.4.2RaspiRobot的Python代码191
10.4.3控制有刷直流电动机192
10.4.4控制步进电动机193
10.5小结195
11使用BeagleBone Black控制电动机197
11.1BeagleBone Black198
11.1.1BBB电路板198
11.1.2AM3359片上系统199
11.2BBB编程200
11.2.1Debian操作系统201
11.2.2Adafruit—BBIO模块202
11.2.3访问GPIO引脚203
11.3生成PWM信号207
11.4双电动机控制器扩展板210
11.4.1BBB—DMCC通信211
11.4.2PWM信号发生器212
11.4.3开关电路212
11.4.4电动机控制213
11.5小结215
12设计一个基于Arduino的电子调速器217
12.1电子调速器设计概述217
12.2开关电路220
12.2.1MOSFET管221
12.2.2MOSFET管驱动器223
12.2.3自举电容225
12.3过零检测226
12.3.1第一步：3个绕组相对于UP的电压228
12.3.2第二步：两个通电绕组相对于UO的电压229
12.3.3第三步：悬空绕组相对于UO的电压和悬空反向电动势229
12.3.4第四步：合并结果计算悬空反向电动势230
12.4设计原理图230
12.4.1排母连接器231
12.4.2MOSFET管和MOSFET管驱动器232
12.4.3过零检测233
12.5电路板布局234
12.6控制BLCD235
12.6.1一般BLDC控制235
12.6.2通过Arduino接口BLDC237
12.7小结241
13设计一架四轴飞行器243
13.1框架244
13.2螺旋桨245
13.2.1螺旋桨动力学245
13.2.2选择螺旋桨248
13.3电动机250
13.4电气性能251
13.4.1发射机／接收机252
13.4.2飞行控制器255
13.4.3电子调速器（ESC）257
13.4.4电池258
13.5结构260
13.6小结261
14电动汽车263
14.1电动汽车转换263
14.1.1电动机264
14.1.2控制器266
14.1.3电池266
14.1.4变速器267
14.2现代的电动汽车267
14.2.1特斯拉汽车公司的ModelS268
14.2.2日产聆风（Leaf）269
14.2.3宝马i3271
14.3源自特斯拉汽车公司的专利272
14.3.1可变控制电动机管理272
14.3.2感应电动机冲片设计273
14.3.3双电动机驱动和控制系统275
14.3.4高效制造转子的方法277
14.4小结277
第四部分附录279
附录A发电机281
A.1概述281
A.2直流发电机282
A.3交流发电机284
A.3.1交流发电机的运行284
A.3.2磁力发电机和自激发电机285
A.4小结287
附录B术语表289
文摘
版权页：
插图：
写给创客的电动机实践指南
创客能够使用电动机做出令人惊奇的东西。电动机比其他的电子元器件要更为复杂，但是有了本书，你就可以完全掌握电动机。只要你开始动手做，再令人难以置信的新项目都将成为可能。
本书专门介绍可以动手做什么，而不是只是讲述理论。首先，本书阐述了电动机的工作原理并介绍了你需要了解的各种主要类型：步进电动机、伺服电动机、感应电动机以及线性电动机。接下来，本书介绍了使用Arduino Mega、树莓派以及BeagleBone Black控制伺服电机的详细过程和接口工作代码。所有的源代码和设计文件都可从motorsformakers.com网站下载。
你可以通过实际的例子、明晰的解释及丰富图片进行学习。如果你曾经梦想过使用电动机去做什么的话，那么还等什么，开始行动吧！
通过阅读本书，你将能够
● 了解电动机种类繁多的原因以及它们的工作原理；
● 为各种类型的项目选择合适的电动机；
● 构建控制各种类型的电动机所需的电路；
● 对Arduino Mega、树莓派或BeagleBoneBlack进行编程以控制电动机；
● 使用减速电机获得合适的转矩；
● 使用直线电机来提高速度和精度；
● 设计一个全功能的电子调速器（ESC）电路；
● 设计自己的四轴飞行器；
● 了解电动机在现代的电动汽车中的工作原理 ，同时了解特斯拉汽车的电动机设计与控制方面的专利。
作者简介
马修斯·斯卡尔皮诺是一位有着12年硬件和软件设计经验的工程师，拥有电子工程硕士学位，同时他还是一位高级认证互联设计师（CID+，Advanced Certified Interconnect Designer），他也是《Designing Circuit Boards with EAGLE:Make HighQuality PCBs at Low Cost and Programming》一书的作者。
目录
第一部分概述
1电动机入门3
1.1历史简介4
1.1.1奥斯特的罗盘指针4
1.1.2耶德利克的自转转子4
1.2剖析电动机5
1.2.1外部构造5
1.2.2内部构造6
1.3电动机概述7
1.3.1直流电动机8
1.3.2交流电动机8
1.4目标和结构9
1.5小结9
2基本概念11
2.1转矩和角速度11
2.1.1力12
2.1.2转矩12
2.1.3角速度14
2.1.4转矩转速曲线15
2.2磁铁15
2.3等效电路18
2.3.1电损耗18
2.3.2反向电动势19
2.4功率和效率20
2.4.1功20
2.4.2旋转功率20
2.4.3电功率21
2.4.4效率21
2.5小结22
第二部分探索电动机25
3直流电动机27
3.1直流电动机基础27
3.1.1转矩、电流和KT28
3.1.2转速、电压和KV29
3.1.3KT和Kv的权衡30
3.1.4开关电路31
3.1.5脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）33
3.2有刷电动机34
3.2.1机械换向35
3.2.2有刷电动机的种类36
3.2.3优点和缺点38
3.2.4控制电路38
3.3无刷电动机41
3.3.1无刷直流电动机的构造41
3.3.2内转子和外转子电动机43
3.3.3无刷直流电动机的控制45
3.4电子调速器48
3.4.1免电池电路50
3.4.2可编程性50
3.5电池51
3.6小结52
4步进电动机53
4.1永磁式（PM）步进电动机54
4.1.1结构54
4.1.2运行56
4.2反应式（VR）步进电动机57
4.2.1结构58
4.2.2运行58
4.3混合式（HY）步进电动机60
4.3.1结构60
4.3.2运行62
4.4步进电动机控制62
4.4.1双极步进电动机控制62
4.4.2单极步进电动机控制64
4.4.3驱动模式66
4.5小结70
5伺服电动机73
5.1业余爱好者伺服74
5.1.1脉冲宽度调制（PWM）控制75
5.1.2模拟和数字伺服76
5.1.3旋转编码器77
5.2伺服控制概述78
5.2.1开环和闭环系统79
5.2.2伺服电动机建模80
5.2.3拉普拉斯变换81
5.2.4框图和传递函数83
5.2.5伺服电动机的传递函数84
5.3PID控制85
5.4小结87
6交流电动机89
6.1交流电源（AC）89
6.1.1单相电源90
6.1.2三相电源90
6.2多相电动机概述91
6.2.1定子91
6.2.2旋转磁场92
6.2.3同步速度94
6.2.4功率因数94
6.3异步多相电动机96
6.3.1电磁感应96
6.3.2电流和转矩97
6.3.3鼠笼式转子98
6.3.4绕线转子98
6.4多相同步电动机101
6.4.1双励磁同步电动机101
6.4.2永磁式同步电动机102
6.4.3磁阻式同步电动机102
6.5单相电动机103
6.5.1分相电动机104
6.5.2电容启动电动机104
6.5.3罩极电动机105
6.6交流电动机控制106
6.6.1涡流驱动器106
6.6.2变频驱动器107
6.6.3VFD谐波失真108
6.7通用电动机109
6.8小结110
7齿轮和减速电动机113
7.1齿轮概述113
7.1.1功率传输114
7.1.2齿距115
7.1.3侧隙117
7.2齿轮类型117
7.2.1正齿轮117
7.2.2斜齿轮118
7.2.3锥齿轮120
7.2.4齿条和小齿轮（pinion）121
7.2.5涡轮121
7.2.6行星齿轮系122
7.3减速电动机123
7.4小结124
8直线电动机127
8.1线性执行器128
8.1.1运行和结构129
8.1.2线性执行器的例子130
8.1.3线圈炮131
8.2直线同步电动机131
8.2.1结构131
8.2.2案例研究：安川的SGLG135
8.2.3案例研究：磁悬浮列车系统136
8.3直线感应电动机137
8.3.1结构和运行137
8.3.2LINIMO列车线路（东部丘陵线）138
8.4单极电动机140
8.4.1结构和运行140
8.4.2轨道炮141
8.5小结143
第三部分电动机实战145
9使用Arduino Mega控制电动机147
9.1Arduino Mega简介148
9.1.1Arduino Mega电路板148
9.1.2微控制器和ATmega2560149
9.2Arduino Mega编程151
9.2.1准备Arduino环境152
9.2.2使用环境154
9.2.3Arduino编程155
9.3Arduino电动机接口板160
9.3.1电压161
9.3.2L298P双H桥连接162
9.3.3控制有刷电动机163
9.4步进电动机控制164
9.4.1Stepper库165
9.4.2控制步进电动机167
9.5伺服电动机控制169
9.5.1Servo库169
9.5.2控制伺服电动机170
9.6小结172
10使用树莓派控制电动机173
10.1树莓派174
10.1.1树莓派电路板174
10.1.2BCM2835片上系统175
10.2在树莓派上编程176
10.2.1Raspbian操作系统177
10.2.2Python和IDLE178
10.2.3GPIO接口179
10.3控制伺服电动机184
10.3.1配置PWM184
10.3.2控制伺服电动机187
10.4RaspiRobot主板189
10.4.1L293DD四通道半H电动机驱动器190
10.4.2RaspiRobot的Python代码191
10.4.3控制有刷直流电动机192
10.4.4控制步进电动机193
10.5小结195
11使用BeagleBone Black控制电动机197
11.1BeagleBone Black198
11.1.1BBB电路板198
11.1.2AM3359片上系统199
11.2BBB编程200
11.2.1Debian操作系统201
11.2.2Adafruit—BBIO模块202
11.2.3访问GPIO引脚203
11.3生成PWM信号207
11.4双电动机控制器扩展板210
11.4.1BBB—DMCC通信211
11.4.2PWM信号发生器212
11.4.3开关电路212
11.4.4电动机控制213
11.5小结215
12设计一个基于Arduino的电子调速器217
12.1电子调速器设计概述217
12.2开关电路220
12.2.1MOSFET管221
12.2.2MOSFET管驱动器223
12.2.3自举电容225
12.3过零检测226
12.3.1第一步：3个绕组相对于UP的电压228
12.3.2第二步：两个通电绕组相对于UO的电压229
12.3.3第三步：悬空绕组相对于UO的电压和悬空反向电动势229
12.3.4第四步：合并结果计算悬空反向电动势230
12.4设计原理图230
12.4.1排母连接器231
12.4.2MOSFET管和MOSFET管驱动器232
12.4.3过零检测233
12.5电路板布局234
12.6控制BLCD235
12.6.1一般BLDC控制235
12.6.2通过Arduino接口BLDC237
12.7小结241
13设计一架四轴飞行器243
13.1框架244
13.2螺旋桨245
13.2.1螺旋桨动力学245
13.2.2选择螺旋桨248
13.3电动机250
13.4电气性能251
13.4.1发射机／接收机252
13.4.2飞行控制器255
13.4.3电子调速器（ESC）257
13.4.4电池258
13.5结构260
13.6小结261
14电动汽车263
14.1电动汽车转换263
14.1.1电动机264
14.1.2控制器266
14.1.3电池266
14.1.4变速器267
14.2现代的电动汽车267
14.2.1特斯拉汽车公司的ModelS268
14.2.2日产聆风（Leaf）269
14.2.3宝马i3271
14.3源自特斯拉汽车公司的专利272
14.3.1可变控制电动机管理272
14.3.2感应电动机冲片设计273
14.3.3双电动机驱动和控制系统275
14.3.4高效制造转子的方法277
14.4小结277
第四部分附录279
附录A发电机281
A.1概述281
A.2直流发电机282
A.3交流发电机284
A.3.1交流发电机的运行284
A.3.2磁力发电机和自激发电机285
A.4小结287
附录B术语表289
文摘
版权页：
插图：
| ISBN | 9787115456144 |
|---|---|
| 出版社 | 人民邮电出版社 |
| 作者 | 斯卡尔皮诺 (Matthew Scarpino) |
| 尺寸 | 16 |