【導(dǎo)讀】制動(dòng)系統(tǒng)融為一體的輪轂裝置。該輪轂于1968年被通用電氣公司應(yīng)用在大型的。今年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車的興起，輪轂電機(jī)重新引起了重視。與內(nèi)燃機(jī)汽車和單電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車相比，使用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系。動(dòng)力控制由硬件連接改為軟連接形式。通過(guò)電子線控技術(shù)，實(shí)線各。等，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和整車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，有效可利用空間大，傳動(dòng)效率提高。各電動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力直接獨(dú)立可控，使其動(dòng)力學(xué)控制更為靈活、方便；能合理控制各電動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。容易實(shí)現(xiàn)各電動(dòng)輪的電器制動(dòng)、機(jī)電復(fù)合制動(dòng)和制動(dòng)能量回饋。底架結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，使整車總布置和車身造型設(shè)計(jì)的自由度增加。行鐵軛數(shù)量較多。而且要求大小一致，加工工藝復(fù)雜、成本高。另外，永磁體之間的相互作用力、永磁體與鐵磁材料間的組。低，永磁體數(shù)量多，成本高，其應(yīng)用受到了一定限制。所研制開(kāi)發(fā)的EV96-1型電動(dòng)汽車上，其耳釘功率為，峰值功率達(dá)15kw，析模型，并提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化措施。

　　

【正文】 實(shí)時(shí)處理已成為當(dāng)今和未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。 TI 公司最新推出的 TMS320C2XX 系列具有良好的性能價(jià)格比，基本可以取代 16 位單片機(jī)。其中 TMS320C203 單片價(jià)格不到人民幣 100 元，芯片內(nèi)置 544 字的高速 SRAM。外部可尋址 64K 字程序 /數(shù)據(jù)及 I/O，指令周期在 25ns～ 50ns 之間，實(shí)時(shí)性處理比 16 位單片機(jī)快 2 倍以上，可取代一般的單片機(jī)。 TMS320F206 除了具有 TMS320C203 的功能外，內(nèi)置 32K字零等待快閃存儲(chǔ)器，可滿足單片設(shè)計(jì)的要求，能最大限度減少用戶板的體積。TMS320F240 的指令、 DSP 核與 TMS320C20 F206 完全兼容，內(nèi)置 8K/16K 字快閃存儲(chǔ)器，增加了兩路 10 位 A/D，每路采樣頻率可達(dá) 166kHz，提供 9路獨(dú)立的 PWM輸出，內(nèi)置 SCI 和 SPI 接口，內(nèi)置 CAN 總線接口。這些大大增強(qiáng)了 TMS320X240的處理能力，在電機(jī)控制領(lǐng)域顯示了強(qiáng)大的生命力。它是一個(gè)典型的 TMS320F240的用戶系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)如下功能： 3相 PWM 輸出 /3相電流測(cè)量 /按鍵控制、液晶顯示 /RS232 通信 ,A/D、 D/A 接口 ,62K 字零等待 SRAM,擴(kuò)展的輸入、輸出及雙向 I/O口 /JTAG 接口 結(jié)論 DSP 技術(shù)的不斷完善，各種 DSP 器件的不斷推出，將為實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用創(chuàng)造前所未有的廣闊空間。單片機(jī)用戶在硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可使他 們很容易從單片機(jī)升級(jí)到 DSP。 TMS320LF2407A 是 DSP(簡(jiǎn)稱 DSP2407)控制器 24X 系列的新成員，即電機(jī)數(shù)字化控制的升級(jí)產(chǎn)品，它采用高性能靜態(tài) cmos 技術(shù)，使得供電電壓降到 ，減小了控制器的功耗，處理性能更好 (30 MIPS)，幾種先進(jìn)外設(shè)被集成到該芯片內(nèi)。 以下為其具體參數(shù)： 封裝類型 :LQFP 工作溫度最低 :40176。C 工作溫度最高 :125176。C DSP 類型 :定點(diǎn) MMAC:40 器件標(biāo)號(hào) :320 存儲(chǔ)器容量 , RAM:5KB 封裝類型 :剝式 工作溫度范圍 :40176。C to +125176。C 接口類型 :CAN, SCI, SPI 電源電壓 最大 : 電源電壓 最小 :3V 系列 :TMS320 芯片標(biāo)號(hào) :320LF2407 表面安裝器件 :表面安裝 邏輯功能號(hào) :320LF2407 針腳數(shù) :100 頻率 :40MHz 圖 1 為 TMS320LF2407A 內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)框圖， 該器件采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，流水線作業(yè)，在 30 MHz 的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下，指令周期僅 33 ns。由于其內(nèi)部具有硬件乘法器，一個(gè)周期內(nèi)即可完成 16 16 的算法，僅需 33 ns。該器件內(nèi)部具有時(shí)鐘鎖相環(huán)電路，可通過(guò)軟件編程設(shè)置內(nèi)部所需高頻。 TMS320LF2407A 內(nèi)部存儲(chǔ)器中包含 DRAM 和 SRAM 兩大類。其中， DRAM 分為 3 個(gè) RAM 塊 B0、 B B2，容量依次為 256 字、 256 字、 32 字。這些 RAM 都允許在 1 個(gè)指令周期內(nèi)訪問(wèn) 2 次，因此數(shù)據(jù)處理能力顯著增加。同時(shí)， B0 塊還可通過(guò)程序配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器區(qū)。若配置為程序存儲(chǔ)器區(qū)則可在上電時(shí)將浮點(diǎn)算法子程序或數(shù)據(jù)表由外部慢速 EPROM 裝入該空間區(qū)， 以緩解高速處理器與慢速外設(shè)間的矛盾，從而提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。 TMS320LF2407A 內(nèi)置采樣保持的 10 位精度、高速A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間最短為 500 ns。 通過(guò)以上描述，我們對(duì)于該芯片有了比較充分的認(rèn)識(shí)和理解，也正是因?yàn)樗膬?yōu)異性能我們小組最終選擇了 TMS320LF2407A 作為輪轂電機(jī)的控制芯片。同時(shí)，對(duì)于該芯片我們也在淘寶，阿里旺旺上進(jìn)行了相關(guān)調(diào)研，其價(jià) 格在 30 至 50 元間不等，屬可承受的價(jià)格范圍內(nèi)。 （二）控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 在選定芯片后，我們所需要做的就是對(duì)其控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，在此處，我們最終選定的軟件是 Altium 09 Summer，在電路搭建初期，我們本選擇Multisim 進(jìn)行電路模擬仿真，但其庫(kù)中芯片種類過(guò)少，而且不可自行構(gòu)造，故作罷。 以下為設(shè)計(jì)的各部分電路原理圖： 芯片主電路 轉(zhuǎn)換電路 電路中 ,DAC 是指 DA 轉(zhuǎn)換電路 ,也就是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出的電路 4. POWER 電源電路 5. RS232 通訊接口電路 個(gè)人計(jì)算機(jī) 上的 通訊接口 之一，由 電子工業(yè)協(xié)會(huì) (Electronic Industries Association， EIA) 所制定的 異步傳輸 標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 RS232 接口以 9個(gè) 引腳 (DB9) 或是 25個(gè)引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn) 6. SRAM 存儲(chǔ)元電路 7. LED 驅(qū)動(dòng)電路 LED 驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為恒流電源，并同時(shí)完成與 LED 的電壓和電流的匹配。 它 的另一個(gè)任務(wù)是使 LED 的負(fù)載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預(yù)先設(shè)計(jì)的水平上。 8. 在完成電路結(jié)構(gòu)原理圖的模擬仿真后，通過(guò) Altium，我們將所有電路整合到了同一電路板上，并進(jìn)一步進(jìn)行了對(duì)于 PCB 板子的封裝，以下為截圖 3D視角： （三）控制系統(tǒng)程序編制 圖 2 閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)框圖 圖 2為在輪轂電機(jī)系統(tǒng)中的閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)原理框圖，給定轉(zhuǎn)速由鍵盤(pán)輸入接口電路輸入控制系統(tǒng)，速度 PI調(diào)節(jié)、電流 PI調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速反饋量的計(jì)算由TMS320LF2407A 編程實(shí)現(xiàn)。 關(guān)于 TMS320LF2407A芯片的程序編制，參見(jiàn)附錄五。 五、 總結(jié)與展望 1. 工作歸納 我們針輪轂電機(jī)的發(fā)展、驅(qū)動(dòng)形式、電機(jī)類型、減速裝置、控制系統(tǒng)、控制器的選擇等多個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和學(xué)習(xí)。雖然，我們的認(rèn)知還停留在比較淺的層次，特別是對(duì)電磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)和分析還沒(méi)有進(jìn)入。通過(guò)現(xiàn)有的只是，對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式和減速系統(tǒng)進(jìn)行了 3 種方式的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，其中考慮了 結(jié)構(gòu)的安全可靠性、成本問(wèn)題、空間利用問(wèn)題。 2. 項(xiàng)目總結(jié) 輪轂電機(jī) 的未來(lái)開(kāi)發(fā)價(jià)值是十分可觀的，輪轂電機(jī)的高效率，啟動(dòng)快，控制簡(jiǎn)單等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是普通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)不到的。 各個(gè)方案的設(shè)計(jì)都分為了兩個(gè)方面，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和電路部分的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)中分析了主要標(biāo)準(zhǔn)零件的選擇，主要零件的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部位的受力分析和校核等工作；電路控制，設(shè)計(jì)了控制器芯片的選擇，電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和連接，編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)。 3. 改進(jìn)設(shè)想 首先， 我們最想進(jìn)行改進(jìn)的是將第一方案能夠完成設(shè)計(jì)，能夠完成轉(zhuǎn)子、定子、磁隙、繞組等設(shè)計(jì)，完成一體式輪轂電機(jī)的仿真。 其次，是對(duì)直齒輪減速器的結(jié)構(gòu)完善，對(duì)行星輪減速器的自己設(shè)計(jì)，得到我們需要的精確的傳動(dòng)比，改進(jìn)兩個(gè)方案的傳動(dòng)系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)能夠更加緊湊。 4. 個(gè)人體會(huì) 羅亮： 這次的課程設(shè) 計(jì)，可以說(shuō)是對(duì)我們?nèi)说囊淮渭?lì)和鍛煉。 在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前，我還不能熟練使用 inventor，對(duì)于電機(jī)的知識(shí)還是僅限于課本上的定義，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化還有沒(méi)深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)于機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路和流程沒(méi)有任何了解。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在知網(wǎng)上進(jìn)行。大量的搜索，了解了輪轂電機(jī)的構(gòu)成和特性，并有了一些初步的想法。不得不說(shuō)，局限于知識(shí)和眼界，我們能做的東西的很有缺陷，但是，重要的是過(guò)程。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們分工明確，一起討論對(duì)機(jī)械的主題結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各自發(fā)揮所長(zhǎng)，我來(lái)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)算和校核，李立章使用 inventor 軟件進(jìn)行三維建模和繪圖，劉震進(jìn)行電子控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)合作，可以說(shuō)是具有魅力和正能量的方式，互相鼓勵(lì)和督促，相互協(xié)調(diào)尋找一起的時(shí)間，聚在一起進(jìn)行討論和設(shè)計(jì)，這都讓我們從中體會(huì)到了樂(lè)趣。只要同心協(xié)力，才能達(dá)到1+1+13的效果。 李立章： 這次的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是我第一次接觸產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。所以在起步階段比較困難，不知道首先該做什么。不過(guò)在跟小組成員的討論下以及大量的在網(wǎng)上搜索關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的資料后，逐步對(duì)設(shè)計(jì)的步驟有了初步的了解。俗話說(shuō)，萬(wàn)事開(kāi)頭難。所以以后不管做什么設(shè)計(jì)，一開(kāi)始都要耐心對(duì)待，不要被開(kāi)頭的困難阻攔，有了第一步，后面的每一步就會(huì)順理成章地做出來(lái)了。 這次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還體現(xiàn)了一個(gè)很重要的方面，那就是團(tuán)隊(duì)合作精神。從一開(kāi)始的方案討論，到最后的總結(jié)報(bào)告，每一步都離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作。即使在分工后的階段，每一個(gè)成員的工作之間都有很緊 密的聯(lián)系。起初我們?cè)谒奚崂镉懻?，后?lái)去實(shí)驗(yàn)中心三個(gè)人坐在一起討論并完成自己份內(nèi)的工作，效率提高了很多很多。所以現(xiàn)在及以后，不管什么工作，都得重視團(tuán)隊(duì)的力量，并很好的容易一個(gè)團(tuán)隊(duì)。 劉震： 在本次課程設(shè)計(jì)中，所有的可以說(shuō)都是從零開(kāi)始，無(wú)論是輪轂電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)或者是電子結(jié)構(gòu)，為此，我查閱了大量的資料文獻(xiàn)，學(xué)到了很多搜索上的小竅門(mén)，同時(shí)，對(duì)于從零開(kāi)始的項(xiàng)目的整體進(jìn)行流程，我也有了更直接的體會(huì)。也正是因此，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了一種在從前的課程中所沒(méi)有學(xué)到的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思路。 我負(fù)責(zé)的部分主要是電路控制這方 面的內(nèi)容，磕磕碰碰的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程主要還是因?yàn)閷?duì)于 Altium軟件的不熟悉和對(duì)于電路知識(shí)的掌握不夠充分，自己當(dāng)時(shí)在構(gòu)建電路圖時(shí)，就曾經(jīng)因?yàn)?Altium中某一個(gè)功能按鍵一直沒(méi)找到，導(dǎo)致自己花費(fèi)了將近 4個(gè)小時(shí)在一直尋找那個(gè)按鍵究竟在哪里，不過(guò)最終在網(wǎng)上搜集了大量教程之后，終于將其解決。雖然說(shuō)電路設(shè)計(jì)這部分對(duì)于我們專業(yè)而言不是老本行，但對(duì)于一名機(jī)電工程師而言，這卻是必不可少的技術(shù)活，這幾周的學(xué)習(xí)，摸索索然磕磕絆絆，但受益匪淺，對(duì)于電路圖如何用電腦仿真我有了更加深切的體會(huì)，同時(shí)也更進(jìn)一步的掌握了如何運(yùn)用 Altium對(duì)不同的電路圖進(jìn)行整合，將他們置于 PCB板子之上，進(jìn)而完成封裝，出 3d模型，直至送到工廠加工出成品。 在鍛煉了個(gè)人能力的同時(shí)，本次課程設(shè)計(jì)也讓我更深入的明白小組合作的藝術(shù)，分工明確，互相幫助，我們小組雖然只有三人，但每個(gè)人都干勁滿滿，注重效率，并且配合默契，這些都是我們可以一步一步往前推進(jìn)項(xiàng)目的最重要的原因。 六、 附錄清單 七、 項(xiàng)目分工