【正文】 似，所以又稱無刷直流電動機(jī) (BLDCM )。 mpfn 600? , 其中 ,f為定子電流頻率 ,pm為電動機(jī)極對數(shù) 永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是指電動機(jī)在運行時可以轉(zhuǎn)動的部分，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，是用磁體取代普通同步機(jī)的勵磁繞組，從而省去了勵磁線圈、滑環(huán)和電刷。 永磁同 步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 永磁同步電機(jī)本體是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 13 第二章 永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型 本章將簡要介紹永磁同步電機(jī)的主要類型，并以正弦交流電流驅(qū)動的永磁同步電機(jī)為研究對象，從三相永磁同步電機(jī)在三相坐標(biāo)系中的模型出發(fā)，討論永磁同步電機(jī)的基本電 磁關(guān)系，討論其在三相靜止坐標(biāo)系 (ABC)靜止坐標(biāo)系 (α β )和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 (dq)中的電壓、電流及磁鏈方程之間的關(guān)系。 2. 對控制器局域網(wǎng) (CAN)總線技術(shù)在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。 國外在伺服技術(shù)的研究與應(yīng)用上遙遙領(lǐng)先于我國。現(xiàn)場總線技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用很好的解決了這些問題。從國內(nèi)外最新的發(fā)展情況來看，國外很多公司都已推出了基于 DSP的成型的全數(shù)字交流伺服產(chǎn)品，象國內(nèi)引進(jìn)較多的日本松下、安川等交流伺服系統(tǒng)。 設(shè)計的背景、意義 通過上一節(jié)對伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢的總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，交流化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是今后伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。到 90年代，出現(xiàn)了以各種現(xiàn)場總線的應(yīng)用為特點的分布式控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)體現(xiàn)了自動控制技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)科的交叉。專家系統(tǒng)、模糊集合、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論的發(fā)展為智能科學(xué)提供了數(shù)學(xué)工具。 3)智能化 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展應(yīng)用彌補了經(jīng)典控制理論對時變、非線性、隨機(jī)性系統(tǒng)無能為力的缺陷，對不確定、非線性等復(fù)雜問題，提出了自適應(yīng)、變結(jié)構(gòu)、魯棒控制等控制策略。 b) 數(shù)字電路溫度漂移小，也不存在參數(shù)的影響，穩(wěn)定性好。全數(shù)字化的突出特點是軟件伺服，從而大大增強了系統(tǒng)的柔性。交流伺服系統(tǒng)又有兩大發(fā)展方向 : 一個方向是向高性能的全數(shù)字化、智能化軟件伺服的方向發(fā)展，這就交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展主流，代表其發(fā)展的水平和主導(dǎo)方向，以滿足高精度數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、特種加工裝備精細(xì)進(jìn)給的需要。集成化 DSP核、最佳化電機(jī)控制器事件管理器和單片式 A/D設(shè)計等諸多因素加在一起，就可提供一個單芯片式數(shù)字電機(jī)控制方案。 己的實力，推出電機(jī)控制器專用 DSPTMS320LF24Ox。單片機(jī)采用馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)在同一空間存取，同一時刻只能單獨訪問指令或數(shù)據(jù)。 2) DSP器件為精簡指令系統(tǒng)計算機(jī) (RISC)器件，大多數(shù)指令都能在一個指令周期內(nèi)完成，并且通過并行處理技術(shù)，使一個指令周期內(nèi)可完成多條指令。 與單片機(jī)相比 DSP器件具有以下優(yōu)點 : l) DSP具有更高的集成度，更快的 CPU，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO(First In First Out)緩沖器。 近年來，各種集成化的單片 DSP的性能越來越完善，軟件和開發(fā)工具也越來越多，越來越好，價格卻大幅度下滑。這類微處理器基本上滿足高性能交流伺服驅(qū)動的需要，但由于市場的原因，價格比較昂貴。 DSP 在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用 微處理器的應(yīng)用把伺服驅(qū)動器推向數(shù)字化的發(fā)展新階段，使伺服驅(qū)動器的實現(xiàn)手段發(fā)生了根本性變化。28 的高速鋼麻花鉆 1 精銑腰槽 6 T07 216。20 的高速立銑刀 1 凸臺 2 T03 216。 第 一 代電力電子器件的代表是門極不可關(guān)斷的晶閘管 (SCR)，由它構(gòu)成的變流裝置用于早期的直流伺服系統(tǒng)中，存在響應(yīng)慢和低速脈動大的缺點。2538 200 60 38 9 半精鏜孔 T07 216。120 1400 50 5 4 鉆孔 T04 216。 (6)切削用量選擇 選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后計算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度 (7)擬定數(shù)控銑削加工工序卡片 為了更好的指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編入泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片中。銑削外輪廓時，要選好定位方式 (4)確定加工順序及走刀路線 按照“基面先行、先面后孔、先粗后精”的原則確定加工順序。 ②要注意孔加工方法 的選擇：孔加工前為了便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。也要提高裝夾高度，并且要滿足垂直度和平行度要求。 零件的工藝分析 該零件圖主要由平面、外輪廓、孔系、凸臺、腰槽等組成。 由于個人水平有限和 經(jīng)驗的不足，加之資料不夠全面，設(shè)計中難免存在錯誤和缺陷，還望讀 者給予指點更正。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 1 第一章 緒論 隨著我過經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為是 “ 世界工廠 ” 之稱的中國，制造也迎來了發(fā)展的春天，然 而，自主創(chuàng)新能力的不足，工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱，特別是制造業(yè)人才的缺乏都成為影響和制約我 過工業(yè)快速發(fā)展的瓶頸， 這些也是我國是制造大國卻不是制造強國的原因， 商務(wù)部長薄熙來 曾說過我們需要出口幾百萬件衣服才能買得起一架波音客機(jī)， 我們的總理溫家寶也多次強調(diào) 發(fā)展制造業(yè)， 發(fā)展職業(yè)教育的急迫性和重要性。 零件的作用 題目所給定的零件是液壓油泵的泵蓋。 其中孔的表面粗糙度要求比較高，該工件材料為硬鋁（ LY12），切削性能好， 從圖上要求看出，加工部分分別為橢圓形和方形凸臺、腰形槽和 Φ 30H7 的孔。 選擇加工機(jī)床 由于加工部位多，需要多種刀具，換刀次數(shù)較多，因此選用立式三坐標(biāo)數(shù)控銑加工中心較為合適。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 3 (5)刀具選擇 ① 零件上下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直 徑，使銑刀工作時有合理的切入 /切出角；且銑刀直徑應(yīng)盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并見減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 4 單位名稱 mm 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 xxx 泵蓋 xxx 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 xxx xxx 平口虎鉗 加工中心 xxx 工步號 工 步 內(nèi) 容 刀具號 刀 具 規(guī) 格 主 軸 轉(zhuǎn) 速 進(jìn) 給 速 度 切 深 1 粗銑凸臺 T02 216。3 500 60 30 5 鉆孔 T05 216。2538 200 60 38 10 精鏜孔 T07 216。 第二代的代表是雙極性全控器件大功率晶體管 (GTR)及其模塊化結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于直流電動機(jī)、交流電動機(jī)的驅(qū)動中，在中小容量的范圍內(nèi)取代了晶閘管的地位。120 的高速立銑刀 （或鍵槽銑刀） 1 打中心孔 3 T04 216。2538的高速鋼鏜孔刀 1 鏜孔 編制 審核 批準(zhǔn) 共頁 第 頁 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 7 第三代電力電子器件 的主要特點是電壓門極控制，驅(qū)動的平均功率小，其代表器件為 IGBT，它集中了 MOSFET和 GTR的優(yōu)點，既有 MOSFET高輸入阻抗、高速開關(guān)特性，又具有 GTR大電流密度、低導(dǎo)通壓降的特性。 80年代初，伺服系統(tǒng)開始使用 Z80等通用型微處理器，并輔以相當(dāng)數(shù)量的外圍接口電路構(gòu)成實時控制系統(tǒng)。 九十年代初， DSP開始在交流伺服系統(tǒng)中出現(xiàn)，主要有 TI公司的 TMS320系列、MOTOROLA公司的 68000系列以及 NEC公司的 PD7720系 列等等。目前低端產(chǎn)品已接近單片機(jī)的價格水平，且具有更高的性能價格比，從而使得 DSP器件及技術(shù)更容易使用，價格也能夠為廣大用戶接受。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。 DSP采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)存儲空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)。 ALU只能做加法，乘法需要由軟件來實現(xiàn)，因此占用較多的指令周期，也就是說速度比較慢。 新的 TMS320LF240x DSP采用 T320C2x16位定點 DSP內(nèi)核，處理速度達(dá)每秒 3000萬條 (30MIPS)，集成了兩個電機(jī)控制事件管理器，后者的特點是可以最佳方式實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)向的電子控制 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 9 采用基于 DSP的電機(jī)專用集成電路的另一個好處是，可以降低對傳感器等外圍器件的要求。與此相反，另一個方向是使用簡單、低成本、少維護(hù)的交流伺服系統(tǒng)，這種伺服系統(tǒng)在簡易數(shù)控機(jī)床、普通機(jī)械、辦公自動化設(shè)備、家用電器、計算機(jī)外設(shè)以及對性能要求不高的工業(yè)運動控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。具體來說，全數(shù)字伺服系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點 : a) 能明顯地降低控制器硬件成本 。 c) 硬件電路采用了集成電路和大規(guī)模集成電路，可靠性比較高。這些控制方法大大提高了系統(tǒng)的魯棒性，與經(jīng)典控制理論結(jié)合起來，已被廠泛采用。從神經(jīng)生理學(xué)、仿生生理學(xué)角度對人腦結(jié)構(gòu)模型、功能模型的研究，從認(rèn)知心理學(xué)對人類智力活動心理過程和特征的研究，以及智能機(jī)器人等高技術(shù)的工程實踐，都從不同側(cè)面促進(jìn)了智能科學(xué)的發(fā)展，也給自動化學(xué)科注入了新的思想和活力，為智能控制的實踐應(yīng)用奠定了必要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 網(wǎng)絡(luò)控制是指本地計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)對遠(yuǎn)端的生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制。 現(xiàn)場總線技術(shù)是 90年代興起的一種先進(jìn)的工業(yè)技術(shù) ,它將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的概念引入工業(yè)控制領(lǐng)域 .它是控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合。 交流調(diào)速中，永磁同步電機(jī) 在醫(yī)療器械、儀器儀表、化工輕紡以及家用電器等方面正得到日益廣泛的應(yīng)用，并且成為新一代的航空，航天和航海用電機(jī)，加上我國又是永磁材料的生產(chǎn)大國。目前，國內(nèi)的控制界也己掀起了利用 DSP來實現(xiàn)交流伺服系統(tǒng)的熱潮。提高了系統(tǒng)的可靠性、實時性與靈活性。日本及 歐美一些國家于 20世紀(jì) 80年代初已經(jīng)推出了一系列商品化的高性能全數(shù)字化交流電機(jī)控制系統(tǒng)和產(chǎn)品。包括通訊協(xié)議的分析及接口電路的硬件實現(xiàn)。為進(jìn)行矢量控制，重點討論了永磁同步電機(jī)在 dq坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，給出了 id=0時電機(jī)的等效電路。永磁同步電機(jī)的定子指的是電動機(jī)在運行時的不動部分，主要是由硅鋼沖片、三相對稱同分布在它們槽中的繞組、固定鐵心用的機(jī)殼以及端蓋等部分組成。永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子采用永 久磁鐵勵磁，目前常使用稀土永磁材料。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 14 永磁同步電機(jī)按照驅(qū)動電流波形劃分可以分為兩類 : 一類是正弦波電流驅(qū)動的永磁同步電機(jī) 。這樣才可 以有效的避免永磁同步電機(jī)在旋轉(zhuǎn)起來以后的失步問題，保證了永磁同步電動機(jī)運行的穩(wěn)定性和安全性。一種是針對電流控制的滯環(huán)控制，一種是采用電壓控制。 圖 21 永磁同步電機(jī)電壓控制方式原理圖 以上詳細(xì)說明了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，為下面的介紹永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型提供結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 15 旋轉(zhuǎn)電機(jī)常用坐標(biāo)有以下三類 1)坐標(biāo)軸線放在定子上的三相靜止坐標(biāo)系 ABC。 三種坐標(biāo)系間的關(guān)系如圖 22所示 : 圖 22 各坐標(biāo)系之間的關(guān)系如下 (以電流為例，電壓與磁鏈的轉(zhuǎn)換與此相同 )： c o s si nsi n c o sc o s si nsi n c o sdqd aqiiiii ii i? ??????????? ? ????? ???? ???? ?????? ???? ??????? ??????? ????坐 標(biāo) 與 坐 標(biāo) 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系d q 231112233022iiiii??? ? ??????????? ??? ???? ???? ?????????B坐 標(biāo) 與 A B C 坐 標(biāo) 的 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系A(chǔ)C 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計說明書 16 102 1 33 2 21322aiiiii ??????????? ???? ???????? ??????????BAC 22c os c os c os333222si n si n si n33c os si n2 2 2c os si n3 3 32c os3dqiiiiiiii??