伺服电机毕业设计论文

伺服电机毕业设计论文（精选9篇）

伺服电机毕业设计论文篇1

首先，我要衷心的感谢我的导师窦满峰教授!窦老师以渊博的学识、严谨的治学态度、忘我的敬业精神、宽厚待人的处世态度、高尚的人格魅力给我留下了深刻的印象，也为我树立了学习的榜样，使我受益终生。在我攻读博士学位的七年里，窦老师给了我亲切的关怀和无私的帮助，无论从论文的选题、研究方向的确定和创新型研究方法的形成无不倾注了窦老师大量的心血，论文的撰写也是在窦老师的悉心指导与严格要求下完成的。在此，向窦老师致以最诚挚的感谢，祝愿窦老师及家人一生平安幸福!

衷心感谢刘卫国教授、林辉教授、骆光照教授、刘景林教授、马瑞卿教授、罗玲教授在论文选题和研究方法上给予的宝贵意见和建议。感谢西安交通大学梁得亮教授给予

的宝贵意见和建议，特别感谢贵阳航空电机有限公司师立峻总经理及项目组成员为论文样机研制及控制系统实验提供了实践平台，衷心感谢骆光照教授对系统实验的悉心指导与帮助。同时感谢韩英桃老师、罗兵老师、付朝阳老师、皇甫老师、宋受俊老师、侯红胜老师、谭博老师、赵冬冬老师，以及教研室雷金莉、李延升、方淳、李全武、颜黎明、杨前、高雅、张赞、毛帅、张航、孟锦豪、孟涛等同学的的热情支持与帮助!

在这里我要特别感谢我最亲爱的父亲和母亲，感谢你们多年以来对我的养育之恩，因为有了你们的无私奉献与默默支持，为我解决后顾之忧，才能使我将全部精力投入到科学研究之中，专心完成科研项目与论文撰写，更因为有了你们无微不至的呵护与关爱，让我的宝贝女儿从出生到现在，在不经常有爸爸、妈妈陪伴在身边的日子里快乐健康的成长。在此我想道一声：你们辛苦了!祝愿我最亲爱的家人幸福安康!

在此，还要感谢我的爱人对我学业的理解与支持，以及多年来对家庭的巨大付出与贡献!期盼我们一家人能早日团聚，你和女儿的健康与快乐是我此生的最大心愿，你们无私的爱与鼓励是我前进的最大动力，祝愿我们一家人一生幸福平安!

伺服电机毕业设计论文篇2

伺服电机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机主要靠脉冲来定位,处理器通过伺服电机反馈的正交编码获得电机转速以及方向信息,从而发送相应的脉冲实现速度、位置的精确定位。

传统的伺服电机正反转判断及转速测量大多采用Avago公司生产的HCTL-2032,该芯片具有四细分和辨向功能,可接收两路正交脉冲信号,在测量精度和数据处理速度方面很占优势。但是,该芯片订货周期长,直接影响企业产品的正常生产,本文正是针对企业在使用该芯片时遇到的生产窘境,提出了采用CPLD为硬件平台,通过V H D L语言设计出该芯片的一款替代产品,充分利用CPLD设计的灵活性,既可实现HCTL-2032芯片的原有功能,又方便根据企业需求在此基础上进行功能扩展。

2 正交解码技术简介

伺服电机编码器一般由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通或暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组成A、B、C、D每个正弦波相差90度相差位,将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号,另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相差90度,可通过比较A相在前还是在B相在前,以判别编码器的正转与反转(如图1),通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。

编码器以每旋转360度提供多少通或暗线称为分辨率,也称解析分度或直接称多少线,一般在每转分度5-10000线,分辨率越高代表伺服电机所控制的精度就越高。对于分辨率较高的伺服电机,如直接通过处理器完成解码工作,对处理器时钟要求较高并且容易造成处理器运行步流畅,通常采用专门的解码芯片对该正交编码进行解码[1]。

HCTL-2032是Avago公司生产的正交解码芯片,能同时接收两路正交脉冲信号,分别为C H A x、C H B x和CHAy、C H B y,输出U/D x、U/D y用于判断内部正向运动和反向运动,内置32位计数器根据EN1、EN2选择的计数模式对脉冲计数,计数结果通过8位数据总线D0-D7和SEL1,SEL2与OEN一起控制32位计数数据分四次输出,同时控制内部禁止逻辑使锁存器数值保持不变。图2是HCTL-2032管脚分配图[2]。

实践证明HCTL-2032进行正交解码,响应速度快,解码精度高,性能卓越,但由于该芯片订货周期长,价格相对偏高,本文提出一种基于CPLD平台的正交解码器设计,用以替代该芯片,节约成本,便于采购。

3 PLD器件选型及解码器软件设计

与仿真

C P L D是由G A L发展起来的,其主体结构仍是与或阵列,自从90年代初Lattice公司高性能的具有在系统可编程ISP(In System Programmable)功能的CPLD以来,CPLD发展迅速。具有ISP功能的CPLD器件由于具有同FPGA器件相似的集成度和易用性,更由于其在速度上的优势,而一直受到广大设计者的青睐。C P L D的编程工艺采用E 2 P R O M或F A S T F L A S H技术,无需外部存储器芯片,使用简单,保密性好。在综合性能、成本等诸多方面考虑后,本设计选用A l t r a公司MAXII系列CPLD,EPM240T100C5加上50MHz高频有源晶振搭建解码器硬件平台,优于H C T L-2 0 3 2最高33MHz系统时钟[3]。

1)正交解码器输入部分设计

本解码器的输入部分主要由施密特触发器与数字延迟滤波器,用于抑制混入正交信号的噪声。正交信号通过施密特触发器后,必须保持3个上升沿才能通过数字滤波器,小于IV的低电平噪声被滤除,高电平、持续时间短的噪声脉冲通过数字滤波器时也被滤除,数字滤波器原理图及仿真波形如图3。

2)解码器译码逻辑电路设计

正交脉冲相邻跳变沿之间电平状态有四种:00,01,11,10。解码器译码逻辑根据正交脉冲相位情况输出正反转信号UP_DN,并根据EN引脚提供的解码方式X1,X2,X4一个周期内正交解码器在时钟上升沿采样几种状态进行计数,X4模式每周期采样4种状态计数,同理X2模式每周期采样2种状态计数,X1模式每周期采样1种状态计数。电路模块及仿真波形如图4。

3)32位计数器软件设计

32位计数器完成对译码逻辑电路采样的脉冲信号进行计数,带异步清零功能。

4)正交解码器输出电路设计

解码器最终输出信号主要有计数状态转向信号和采样脉冲计数值,其中采样脉冲计数器设计有32位,如不加处理直接输出需占用32个I/O口线,这样的电路设计明显不合理,本设计参照HTC-2032芯片输出,采用SEL1,SEL0选择4组8位并行输出方式,既节省了I/O资源,又兼顾到C P L D与M C U的硬件衔接。

5)正交解码器顶层电路设计

在完成了以上电路模块设计后,接下来进行顶层原理图绘制,采用与HCTL-2032同样功能设计顶层原理图,可同时对两组正交脉冲进行解码,具体电路如下:

经编译,本设计采用的MAXII EPM240T100C5型号CPLD逻辑单元使用92%,达到了资源充分利用。

仿真结果与预计相符:

4 解码器硬件测试及典型应用

在完成了解码器软件设计后,接下来要进行硬件测试,本设计在企业原来PCB基础上用EPM240T100C5替换掉HCTL-2032,经现场测试,本设计能完全胜任伺服电机正交解码需求。

5 结束语

随着CPLD与FPGA技术的发展,很多传统设计理念面临着革新。本设计正是充分利用了E D A技术的设计便利,采用高速CPLD作为硬件平台,很方便的完成了正交解码器的功能仿真并通过了硬件测试。实践证明,基于CPLD的正交解码器性能上完全不逊于传统专用芯片,硬件成本仅为使用传统芯片HCTL-2032的三分之一左右,并且功能可根据不同硬件场合定制,设计灵活多样,芯片采购方便,目前正逐步取代HCTL-2032,应用到各类伺服电机控制系统中。

摘要：正交解码器是伺服电机实现速度、位置的精确定位的重要组成部分。传统的正交解码器选用专用芯片,性能虽优异但价格昂贵且采购不易。本文提出一种以CPLD为硬件平台的正交解码器设计方案,实测性能稳定,成本低廉,软件设计灵活,为伺服电机正交解码提供了一条新的途径,供用户选择。

关键词：CPLD,VHDL,伺服电机,正交解码

参考文献

[1]谢元平,罗晖.正交解码与可逆计数专用芯片HCTL-2020及其应用[J].仪表技术,2000,(3):37-39.

[2]HCTL-2032数据手册[DB/OL].http://cn.alldatasheet.com,2008.

煤层盾构机驱动电机设计篇3

关键词：盾构机；电机；极数；扭矩限位器；自锁

中图分类号： TH11 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-186-2

0 引言

盾构机是一种通过刀盘旋转切割地下岩土层，自动铺设管片最终一次成形隧道的系统装置。其广泛应用于地铁隧道及其它工程隧道掘进中。盾构机刀盘主要由液压泵或变频电机提供驱动力。目前变频电机驱动相对于液压驱动凭借其成本低，安装及调速方便，高效率，大扭矩，绿色环保等优势已然成为为盾构机提供驱动力的主力军。

盾构机电机作为盾构机的核心部件起先都是由德国、瑞士等国家原装提供。该电机的研制将打破这一垄断，为盾构机电机的国产化奠定基础，该电机是专为掘进岩石的TBM盾构机系统量身定制。相对于其它同类电机其具有扭矩大、过载能力强、恒功范围宽、日常维护方便等优势。

1 电机参数及要求

额定功率：315kW

额定电压：690V

恒功范围：892r/min-2230 r/min

最大牵引力：6000N·m

使用工况：地下岩石掘进（TBM）

脱困扭矩：1.5倍起动扭矩

2 电气性能确定

2.1 磁负荷确定

该电机要求长时间运行在多粉尘、泥浆的恶劣环境下，因而电机防护等级要求IP55。电机散热主要靠机壳冷却，散热情况相对风冷结构较差。因而该电机较风冷电机应选用较低磁负荷，不超过1.5T。

2.2 电机极数确定

该电机应用于地下掘进，由于地下地质结构复杂，无法预知，随时可能发生电机过载或堵转情况。为了保护电机和盾构系统电机要求设置过载保护装置。保护装置通常由穿过空心转轴的扭矩轴来充当。这必将使得电机转轴径向尺寸

加大，即冲片内孔加大。在冲片外圆不变的情况下电机轭

部变窄。相对4极电机6极电机轭部较窄，为此电机采用6极。

3 电机机械结构确定

3.1 机座

该电机采用水冷机座，机座内筒与外筒之间由筋板形成“S”型水道，冷却水由入口流入在一定压力下由出口流出带走电机内部热量。

由于电机腔体内充满冷却水，当盾构机长时间停止运行时冷却水就会锈蚀电机腔体，特别是当盾构机在高寒地区作业时电机腔体内的冷却水会结冰膨胀，破坏电机腔体。为此必须在电机腔体上设置排水孔。当电机工作时将排水孔堵住，停转时将水排出。

3.2 扭矩轴

传统工矿电机保护装置采用扭矩轴离合器装置如图1，该结构是由三部分组成，转轴、扭矩轴以及空心轴和转轴连接（内花键）部件组成。当电机过载时盾构机刀盘就会减速或停止不转，这时电机在电磁场作用下仍然输出扭矩。这样扭矩轴两端就会形成一对反向的扭矩，当此扭矩增大到一定程度时扭矩轴就会在设计的危险截面（断裂槽）处断裂。断裂后电机转子就会和刀盘脱离，电机空转。从而实现电机的保护作用。

但是该保护装置有其固有的缺点。当扭矩轴断裂后需要重新更换扭矩轴。此扭矩轴材料为高强度合金钢40CrNiMoA，材料及加工成本较高。另外由于电机以端面定位固定，离合器安装时要从另外一端伸入，如果电机轴向长度过长扭矩轴与盾构机减速齿轮对中较为困难。为此该电机采用一种全新保护装置，即用SAFESET扭矩限位器（型号ST-KB 100/125/140）保护电机，如图2。扭矩限位器分为内圈和外圈，内圈与外圈通过扭矩销连接，当电机运行时电机转子以花键啮合的型式带动扭矩限位器外圈转动，外圈通过扭矩销连接带动内圈转动，内圈通过花键啮合的型式带动扭矩轴转动从而传递扭矩。当电机过载时扭矩销在承受的压力超过设定值后就会断裂，这时扭矩限位器外圈和内圈就会分离而打滑以实现电机保护。此结构较离合器装置更先进、更方便、过载时不需要更换扭矩轴，只需要更换扭矩销，维护成本大大降低。

3.3 接线盒确定

传统工矿电机接线盒通常是由若干个螺栓将接线盒盖板固定在接线盒上。当拆装或检查电缆时就要拆掉接线盒盖板上的螺栓。盾构机一般是在地下作业，周围环境昏暗复杂，当拆装接线盒盖板时螺栓经常掉落或者被遗漏。

如果螺栓掉落到盾构系统中将会对盾构系统造成不可预知的损害。为此该电机设计了接线盒螺栓自锁装置，如图3。当拆卸螺栓时，螺栓脱离接线盒时仍与接线盒盖板连接，解决了螺栓掉落事件的发生，杜绝了安全隐患。

4 结束语

该电机的研制满足了IP55等级电机温升低，降温效果好的要求。并优化了电机保护装置，解决了电机螺栓掉落的问题，保证了电机的可靠运行。

参考文献

[1] 陈世坤.电机设计[M].机械工业出版社，2000.7.

[2] 黄国治，季杏法，彭友元.中小型电机设计手册[M].机械工业出版社，1994.7.

电机学院毕业实习报告篇4

姓名：专业：班级：学号：指导教师：

2011年3 月

前言

四年的大学生活即将远去，作为07届本科生的我们就要在11年6月彻底告别我们的学生生涯，踏入社会，从此和青涩、幼稚说再见，渐渐地成熟起来。在此，我要由衷感谢我的母校——上海电机学院，是她培养了我四年，让我从一个稚嫩的高中生逐渐成长为一个有能力回报社会的高材生。我还要感谢上海兴环机电设备有限公司给我的实习机会，感谢公司里所有的领导与同事们，他们在我实习期间给了我莫大的帮助与鼓励，让我从中领会到了许多在学校里学习不到的知识与技能。一

一、实习目的：

通信工程专业是一门兼并电子、计算机两个专业特色于一身，软、硬件技术相结合的综合性学科。不仅需要我们有较强的逻辑思维与分析能力，更加要求我们在实际操作中能够将理论与实践相结合，在实际工作中能够巧妙地运用所学的知识与技能应对并克服各种问题。因此，对于即将毕业的我们而言，此次实习是一个不可或缺的实践环节。目的就在于通过实习，使我们在社会实践中巩固所学的专业主课知识，用理论加深对实践的感性认识，用实践来验证理论知识的可靠性，从而培养和锻炼我们理论与实际相结合，独立分析和解决问题的能力。这样不仅丰富了我们的实际工作与社会经验，也是针对我们关于课内专业知识掌握情况的一种考核，同时也为母校进一步提高教育教学质量，培养更加优秀的人才积累经验，更加为我们自己毕业后走上实际工作岗位打下一个良好的基础，使我们能够与社会环境完美相接轨。

具体实习目的归纳为以下5点：

1、温习并运用大学四年来所学的各项专业知识技能，做到学以致用。

2、熟悉公司个部门间的运作流程，及时和同事做好沟通与配合。

3、努力学习、吸收自己在学校里没有涉及到的知识和经验，珍惜宝贵的实习机会。

4、处理好与同事们、老师之间的人际关系，培养自己的社交能力。

5、不耽误在校期间学校布置的各项任务，业余时间做好毕业设计，完成老师的各项安排。

二、实习时间：

2011年3月14日----2011年3月27日

三、实习单位：

上海兴环机电设备有限公司四

四、单位简介：

兴环机电设备有限公司是一家民营型企业，于1996年5月在上海成立，企业总部位于上海市普陀区中山北路2548弄2号中宁大楼，属于重工业机械设备制造型企业。近年来兴环机电设备有限公司不断建设和完善国内的近十家产业基地，除了拥有现代化的机械设备生产设施以外，还先后通过了国际ISO9001、13485的体系认证以及产品方面CE认证，并拥有近百项自主知识产权。

随着中国经济的迅速崛起以及为了配合中国国家发展战略，公司一直本着不断创新的固有原则，致力于打造独特的自有品牌以及自主知识产权产品，不断加强自主产业的发展力度，并已在上海投资建造了占地面积千亩的现代化产业研发制造基地。我们生产、研发并向社会提供最新的电力、电器设备，包括全球知名厂商和兴环企业自主研发制造的最新产品设备。

企业主要服务范围包括：汽车及摩托车，环卫技术开发转让咨询，各类专用设备，卫生用品，机电设备产品及检测维修，汽配，钢材，建材，电器电料，油漆涂料，化工原料（除危险品），塑料橡胶制品，家用电器，百货，服装，纺织品，纸，文化用品。是一家大型的综合型事业单位。

兴环企业在中国的一、二线城市设有20多个办事机构及售后服务维修站，形

成了遍布全国的销售和服务网络，为用户提供优质的产品和到位的售后服务。近年来，公司不断在全国各地招贤纳士，积极开拓海外市场，产品已经遍及亚洲、中东、非洲、澳洲的许多国家和地区。

公司现有员工500余人，人才荟萃，其中不乏有电力、电子、商务、计算机、电气自动控制等技术领域的专家、学者、博士、硕士型人才，能向国内外客户提供完善的技术支持和卓越的客户服务。

为迎合兴环（上海）机电设备有限公司各项经营事业的蓬勃发展，公司自建立以来一直本着团结互助、拼搏创新的企业精神，努力在国内外打造全新的“兴环品牌”，倡导“以人为本，以文为魂，以技为心”的文化理念，为每一位客户提供更加完美的产品与更加卓越的服务。

五、实习部门与简介：

实习部门：售后服务与维修

部门简介：

售后服务，主要包括生产企业或经销商，把产品销售给消费者之后，为消费者提供的一系列服务。服务内容包括产品介绍、送货、安装、调试、维修、技术培训等。简单的说，就是在商品出售以后所提供的各种服务活动。从推销工作来看，售后服务本身也是一种促销手段。

售后维修，主要任务是解决客户对已销售产品在使用过程中出现的问题，内容包括对产品进行保养与修理，维护与恢复，从而得到客户满意的答复。

部门共有50余人，大家分工明确，各司其职，互相帮助，关系融洽。工作内容：1.帮助消费者安装、调试产品。

2.根据消费者的要求，进行有关产品的使用，保养等方面的技术指导。

3.保证维修零配件的供应。

4.处理消费者来信，来访，解答消费者的咨询，同时用各种方式征集消费者对产品质量的意见及使用改良建议，及时向上级领导汇报。六

六、实习内容与心得：

短短半个月的实习过程使我受益匪浅。不仅使我对专业知识有了进一步的了解和掌握，更加主要的是让我懂得了如何更好的为人处事。当今社会形势一直处于加速发展状态，因此对于人才的要求也越来越高，这便要求我们要用发展的眼光看问题，要不断提高思想认识，完善自我。

实习当中，记得董老师曾告诉我说：“作为一名售后服务与维修专员，所承受的社会压力必将比其他行业更加沉重，我们要学会创新求变，以适应社会的需要。如果是在单位，那就更加需要深入地熟悉和全面地掌握各种维护与维修技术方面的知识，因为小到仪器设备的组装维修，大到机械设施的性能维护与测试，都需要一个人独立完成。”可以说，这半个月的实习工作使我成长了许多，从中也有着言不尽的感悟，下面就是我的一点心得：

第一是要真诚：你可以伪装你的面孔和你的心，但绝不可以忽略真诚的力量。第一天去服务部实习，心里不可避免的有些疑惑：不知道指导老师是个怎样的人，也不知道该如何做起。起初踏入公司的办公室时，只见几个陌生的脸孔用莫名而疑-2011年3月27日惑的眼神打量着我。我微笑着和他们打招呼，尴尬的局面立刻得到了缓解，大家改

用友善的微笑迎接我的来到。从那天起，我养成了一个习惯，每天早上见到他们都要微笑的说声：“老师们早！”那也是发自我心底里真诚的问候。我总觉得，经常有一些细微的东西容易被我们忽略，比如轻轻的一声问候，但它却表达了对老师同事对朋友的尊重关心，也让他人感觉到被重视与被关心。仅仅几天的时间，我就和各位老师打成了一片，很融洽的跟他们交流沟通与学习。我想，应该是我的真诚，换得了老师的信任。他们把我当朋友也愿意指导我，愿意分配给我任务，这便赐予了我足够大的学习空间。

第二是沟通：要想在短暂的实习时间内，尽可能多的学一些东西，这就需要跟老师有很好的沟通，加深彼此的了解。刚到服务与维修部门时，老师们并不了解你的工作学习能力，不清楚你会做哪些工作，不清楚你想了解什么样的知识，所以跟老师们建立良好的沟通是很必要的。同时我觉得这也是我们将来走上社会的一把不可或缺的钥匙。通过我们师生之间的沟通，老师对我有了大体的了解，一边有针对性的教我一些维护与维修方面的常识，一边根据我的兴趣给予我指导与帮助，例如我对显微镜的性能调节、工作原理和电脑的硬件安装以及硬件故障排除等方面比较感兴趣，老师就让我和他一起完成这些工作。工作当中，我真正学到了学校里所学不到的知识，增长了实践经验，这才真正体验到了知识的价值，懂得了如何学以致用。

第三是激情与耐心：激情与耐心，就像火与冰，看似两种完全不同的东西，却能碰撞出最美丽的火花。在机床厂房学习的时候，老师就对我讲：“想做好产品的维护与维修这一块，激情与耐心是必不可少的。在产品护理方面，这一行业就像做医疗护理工作一样，频繁的出现在各家各户的生活当中，这就需要你有激情去面对与挑战，而你的耐心就要用在不断的学习新的知识，提高自己的专业技术水平。” 具体的工作过程中，记得刚刚进入公司实习的时候，老板安排我学习一些基本的产品维护与维修常识，我本以为这应该是非常简单的事情，可没想到出现了很多自己难以琢磨的问题，最终还是在老师一步一步的指导下，才得以解决。后来我又在实际操作中熟悉了许多产品的性能与维护策略，并在厂房里进行了反复的实际操作，过程中遇到的问题老师都给予我精心的指导，经过整整2天反复的动手实践，我终于得到了老师的一点点认可。后来的几天里，老师还带着我到一些产品出了问题的客户家中进行上门服务与维修，我从中也是受益良多。让我慢慢发现，一些在平常的书本上仅仅是获得感性的认识，只有在实际工作中真的实践看，才算是真正的掌握了，也让我认识到了自己的不足，告诫自己，不管做什么，切忌眼高手低，要善于钻研。老师还说对待每个产品的问题都要细心负责，具有基本的专业素养，因为细心负责是做好每一件事情所必备的基本条件，基本的专业素养是做好工作的重要前提。

第四是“主动出击”：当你可以选择的时候，把主动权握在自己手中。在公司的时候，我会主动的打扫卫生，主动的帮老师和同学们做一些力所能及的事情，并会积极寻找合适的时间，向老师请教问题，跟老师像朋友那样交流，谈生活学习以及未来的职业规划，通过这些我和老师走的更近。在实习当中，老师也很愿意更多的指导我，使我获得更大的收获。有时候我就自告奋勇，独自去一些地方进行检修等故障排除。我心里感觉很高兴，因为我的主动，巩固了我所学的知识，并且得到了老师、同事们以及一些客户的认可。

第五是讲究条理：如果你不想让自己在紧急的时候手忙脚乱，就要养成讲究条理的好习惯。“做什么都要有条理！”这是我一直坚持的。在售后服务部的文件材料很多，这就需要很有条理的去整理好，以免用的时候翻箱倒柜的去找，耽搁时间，浪费精力，误了事情。记得主管的桌子上就是一向收拾的井井有条，这一点令我由衷的敬佩，同时对我的感触也很深，让我联想到在一本书上看到的一个故事，一位美国电视领域颇有成就的美籍华人当部门经理时，总裁惊讶与他每天都能把累积如山的信件处理完毕，而其他经理桌上却总是堆满了乱糟糟的信件。他告诉总裁说：“虽然每天信件很多，但我都按紧急性和重要性排序，再逐一处理。”总裁于是把这种做法推广到全公司，整个公司的运作变得有序，效率也提高了不少。所以说：养成讲究条理的好习惯，能让我们的工作更显效果与业绩。

发电机的构造原理教学设计篇5

学习目标：交流发电机的作用、基本知识，发电的结构、分类教学重点：交流发电机的功用教学难点：发电机的基本原理

教学重点、难点解决办法：讲解、演示、操作、问答和讨论教师教法：任务驱动法、讲授法、举例法、演示法等学生学法：倾听、记笔记、讨论、问答、操作教具、学具准备：

实训车辆、三相交流发电机若干、数字万用表、拆装工具等教学程序设计：

导入、实物讲解、操作示范、重点、难点介绍、按教材要求完成实训操作、并填写实训报告、归纳小结。

一、教学环节（如复习与引入）

器材准备：5S检查实训注意事项：

使用万用表检测电阻、电压时，注意档位的选择。在动态测试过程中，注意人身安全。

二、交流发电机的功能

交流发电机的功能：

1、发电机有三个功能：发电、整流和调节电压。（1）电磁感应：导体切割磁力线运动或通过线圈的磁通量发生变化时，在导体或线圈中就会产生电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，由感应电动势产生的电流叫感应电流。

（2）三相交流电：在磁场里有三个互成120°的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势。这样的发电机发出的电流叫做三相交流电。

（3）二极管的特性：

二极管具有单向导电性，将万用表的量程拨到欧姆档，用红、黑表笔分测二极管两引线，一个方向的电阻很小（仅8 ~10Ω左右），另一个方向的电阻极大（无穷大）。

发电机的功能

(1)发电：点火开关用于ON档工作电路，起动发动机，并通过多槽传送带把发动机的旋转力传输到发电机皮带轮，转动的磁化转子，在定子线圈中旋转产生交流电流。

(2)整流

因为定子线圈中产生的电是交流电，它不能用于车辆上安装的直流电器装置，所以整流器功用：把定子绕组产生的三相交流电变为直流电输出。

(3)调节电压

利用调节器调节发电机的电压，在发电机转速或负载发生变化时也能保持电压稳定。

（4）输出、将来自发动机的机械能转变成电能。并输出给用电设备。

三、观察、动手操作、分析根据要求进行练习，合作学习

1.转子部分

（1）功用：产生旋转磁场（2）组成：

1）集电环 2）转子轴 3）爪极 4）磁轭 5）磁场绕组（3）爪极的形状（鸟嘴形）：

使磁场按正弦规律分布2.定子（又叫电枢）

（1）功用：产生交流电（交变）电动势

（2）组成： 1）定子铁心 2）定子三相绕组

定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中定子绕组有三相，三相绕组采用：星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。

将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。一般由6只硅整流二极管散热板所组成。

整流任务由整流器完成 3.端盖

（1）端盖一般用铝合金铸造

（2）端盖上装有电刷组件，普通发电机中一般有两只电刷 4.无刷发电机中没有电刷。小结：作业：

1.交流发电机的检测和试验方法 2.写出交流发电机的控制电路。

伺服电机毕业设计论文篇6

风力发电是风能利用的主要方式，叶片是用来转换风能的关键部件。风力发电机叶片的外形决定了风能转换的效率，因而风力发电机叶片气动外形设计关系到风力发电机的性能，是风力发电机设计着重考虑的部件之一。

Glauert理论、Schmitz理论和动量―叶素理论是叶片设计的基础理论，现代叶片设计方法都是在这些理论上进一步发展起来的。到目前为止，Glauert理论和动量―叶素理论仍在广泛的使用。分别介绍了三种理论如何求解叶片的弦长和来流角并运用C#语言对以上三种方法进行编程，实现对叶片弦长和来流角的求解，并对这三种方法求解出来的结果进行比较和分析。

1 理论方法介绍 1.1 Glauert理论

G1auert设计方法是考虑风轮后涡流流动的叶素理论(即考虑轴向诱导因子a和切向诱导因子b);但在另一方面，该方法忽略了叶片翼型阻力和叶梢损失的作用，这两者对叶片外形设计的影响较小，仅对风轮的效率Cp影响较大。[4]

由一系列的推导知道[1]，对于在给定半径r处的尖速比，当

时，即

而，则

即，由此可得：

(3)将上式代入(1)，便可求得a值。根据

便可求得b，进而可求出如图1所示给定半径处的来流角

(a)速度 (b)作用力

图1 翼型在气流中的运动分析及受力分析

(4)

便可求出 (5) 1.2 Schmitz理论

很多基本理论是在风力发电机假设叶片无限长的情况下建立的，对于有限长度的叶片当风轮旋转时，升力翼的下表面压力大于大气压力，上表面压力小于大气压

时，CP有最大值。令 (1)式中： ―中间变量

在等式两边同除以，得

(2)

Scienti? c Research科学研究

截面号1

3345678910

(a)弦长 (b)来流角

图6 动量―叶素理论得到的弦长和来流角

表1 三种方法计算出来的结果

Glaurt 理论计算结果

弦长距离叶根距离r(m)

(m) 0.12750.3700.2550.3590.38250.2960.510.2420.63750.203 0.7650.1730.89250.151 1.020.1331.14750.119 1.2750.108Schmitz 理论计算结果距离叶根距离距离r 弦长

(m) (m)

0.12750.3700.2550.3590.38250.2960.510.2420.63750.203 0.7650.1730.89250.151 1.020.1331.14750.119 1.2750.108

动量―叶素理论计算结果

弦长来流角距离叶根距离r(m)

(m) (°)

0.12750.36539.860.2550.35227.410.38250.28920.270.51 0.236 15.96 0.63750.19713.070.7650.172 10.790.89250.1429.751.020.1308.271.14750.1097.601.2750.099 6.21

来流角

(°)40.6127.9620.6216.1313.18 11.129.60 8.447.536.79 来流角(°)40.6127.9620.6216.1313.18 11.129.60 8.447.536.79 截面号13345678910截面号12345678910

通过对比以上数据可以得出

(1)Glauert理论和Schmitz理论计算出来的.弦长和来流角偏大。主要是动量―叶素理论考虑较为全面，考虑了叶尖损失和轮毂损失(在本算例中影响很小)，而Glauert理论和Schmitz理论考虑不够全面，只考虑了某一方面。

(2)此实例中，尽管Glauert理论和Schmitz理论考虑的方面不尽相同，但在此算例中计算出来的弦长和来流角一样。从理论上Glauert理论应该更合理，[11]

因为Glauert理论还考虑了了叶轮后涡流流动损失。 (3)对比已经设计出来的1kW的叶片，以上三种方法设计出来的叶片还需要进一步修型，以满足加工、工艺和气动性能方面的的要求 3 结论

(1)比较Glauert理论、Schmitz理论和动量―叶素理论设计出的叶片，可以发现用动量―叶素理论设计出来的弦长和来流角较Glauert理论和Schmitz理论更小。 (2)运用以上三种理论设计的出来的弦长和来流角在叶跟处都偏大，与实际的叶片有较大的偏差。

(3)叶片设计的过程是比较复杂的，叶片初步设计出来以后，为了满足其结构、成本、加工条件和气动性能还需要大量的修型。

参考文献

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[3] 田德.浓缩风能型风力发电机三与四叶片叶轮的风洞实验研究.太阳能学报.2007,28(1):74-80[4] 刘雄，陈严，叶枝全.水平轴风力机气动性能计算模型[J].太阳能学报，,26(6):792-799[5] 陈云程，陈孝耀，朱成名.风力机设计与应用[M].上海：上海科学技术出版社,1990

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[11] 张果宇,冯卫民，刘长陆，俞剑锋.风力发电机叶片设计与气动性能仿真研究[J].能源研究与利用.2009(1)

直流电机伺服控制系统的设计篇7

1 直流调速系统结构方案的确定

根据系统所要达到的技术指标确定设计方案, 本设计所要达到的技术指标如下:

直流电动机:Ued=220伏, Ied=136安, ned=1460转/分, Ce=0.132伏/转·分-1, λ=1.5, Ks=40, 电枢电阻R=0.5欧, TL=0.03秒, Tm=0.18秒, β=0.05伏/安 (≌10伏/1.5Ied) , α=0.007伏/转·分-1 (≌10伏/ned) , Toi=0.002秒, Ton=0.01秒。

设计要求:直流电机可逆运行;稳态指标:无静差;动态指标:σi%≤5%, σn%≤10%。

调速系统控制环节主要包含转速给定 (图1) 整流电路、双闭环直流调速系统、驱动回路环节。

2 转速、电流双闭环调节器的设计

2.1 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器

用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器, 先内环后外环。

首先设计电流调节器, 然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节, 再设计转速调节器。

2.2 电流调节器的设计

电流调节器的设计包括结构图的简化, 结构的选择。

(1) 电流环结构图的简化。

转速的变化往往比电流变化慢得多, 对电流环来说, 反电动势是一个变化较慢的扰动, 在电流的瞬变过程中, 可以认为反电动势基本不变, 即∆E≈0。把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内, 同时把给定信号改成, 则电流环便等效成单位负反馈系统。

sT和Toi一般都比lT小得多, 可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节, 其时间常数为:

T∑i=Ts+Toi=.00017+0.002=0.0037s。

(2) 电流调节器结构的选择。

Ts=.00017s时间常数为:

T∑i=Ts+Toi=0.0017+0.002=0.0037

由σ%≤5%, 而且T1/T∑i=.003/.00037=.811。所以电流环应以跟随性能为主, 应选用典型I型系统, 应采用PI型的电流调节器, 其传递函数可以写成:

Ki为电流调节器的比例系数;

τi为电流调节器的超前时间常数。

2.3 转速调节器的设计

转速调节器的设计包括结构图的简化, 结构的选择, 参数的计算实现。

(1) 电流环的等效闭环传递函数。

电流环经简化后可视作转速环中的一个环节, 它的闭环传递函数Wcli (s) :

忽略高次项, Wcli (s) 可降阶近似为:

近似条件:

电流环在转速环中等效为:

原来是双惯性环节的电流环控制对象, 经闭环控制后, 可以近似地等效成只有较小时间常数的一阶惯性环节。

3 驱动控制回路 (IGBT基极驱动电路)

电动机的正反转转变主要是由IGBT构成的四象限变换器控制的, IGBT的基极由专用的基极驱动器驱动M57962L驱动。M57962内置可在输出与输入之间实现良好电气隔离的光耦合器, 所以可对被驱动的IGBT实现可靠驱动。

用M57962L驱动IGBT模块的实际应用电路如图2所示。当IGBT模块过载 (过压、过流) 时, 亦即其集电极电压上升至大于15V时, 隔离二极管D1截止, (1) 脚为15V高电平, 则驱动器将5脚置低电平, 使IGBT截止稳压二极管Z1用于防止D1击穿而损坏M57962L。Rext为限流电阻。Z3、Z2组成限幅器, 以确保IGBT基极不被击穿。

4 结语

随着技术的发展, 直流调速领域越来越广泛, 各领域直流伺服电动机需求也不断增加, 因此我们必须使用各种新技术解决现实应用的需求。本设计基本达到了技术指标的要求:实现了电机的可逆运行, 满足了静态指标及动态指标的要求。

摘要：近年来, 交流调速系统发展很快, 然而直流拖动控制系统毕竟在理论和实践上都比较成熟, 而且从反馈闭环控制角度来看, 它又是交流拖动控制系统的基础, 所以本设计为以直流拖动控制系统为基础的控制电机。

电机拖动综合性实验设计浅析篇8

摘要：本文重点阐述了电机拖动综合性实验的设计，实验台由实验台控制面板、三相变压器、直流电源控制屏、直流表、交流表以及灯箱负载六大部分组成。在结构上采用人体工程学原理进行设计，降低了实验台的整体高度，实验台操作面板呈小角度倾斜放置，更方便使用者操作。

关键词：电机拖动；实验设计；人体工程学

电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成，自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。采用电力拖动不但可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来，还可以把人们从繁杂的信息处理事务中解脱出来，并能改善机械设备的控制性能，提高产品质量和劳动生产率。

一、电力拖动分类

按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高，以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。随着工业技术的发展，对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求，具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。自20年代以来，可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机–电动机系统，并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后，以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统，并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。交流电动机没有机械式整流子，结构简单、使用可靠，有良好的节能效果，在功率和转速极限方面都比直流电动机高；但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好，所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。随着电力电子器件的发展，自动控制技术的进步，出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统，使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美，并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。

二、电机调速实验设计

（一）实验硬件设计

调速控制方法调速采用PWM脉宽调制，通过产生矩形波，改变输出电压占空比，改变直流并励电动机的电枢电压，达到了调速的目的。增加一个+5V和+15V电源，220V电源经过桥式整流和电容虑波后，经过7805和7815的稳压后，稳定输出+5V和+15V电源。计霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。通过对H桥电机驱动电路产生的驱动信号进行功率放大，并把此信号加到并励电机的电柏绕组上，驱动并励电机运行，通过励磁绕组的改变达到调速目的。除此之外，通过霍尔传感器测速电路代替传统的测速电机，节约了实验成本。相比较原来的直流并励电动机调速实验，这个实验线路可以完成各种调速方式.通过单片机编程可以很方便地控制电机的开关，同时能方便地控制PWM波的占空比，在一定的范围内任意的调速，相比较传统的调速方法，调速范围得到大大提升，调速的值可以实现预置。

（二）实验软件设计

先对系统进行初始化，然后通过对按键的查询，找到相应的模式进行相应的处理，最后完成对并励电动机的调速。选择铭牌数据如下的直流并励电机进行调速实验：额定电压220V，额定电流1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，额定励磁电流小于0.16A，对并励电机的两种调速方法进行了测试。通过改变占空比从而改变电枢端电压调速方法可以连续平滑的无级调速，机械特性硬，对于轻载与重载具有明显的调速效果。但转速只能从额定转速往下调，初投资大，维护要求高，而改变励磁电流调速在恒转矩负载时，因磁通减小，导致电枢电流I0增大，电机效率降低，而且长时间运行会导致电机发热，故弱磁调速适合恒功率场合，弱磁调速可以连续平滑调速，改变励磁电流控制方便，但转速只能从额定转速往上调，最高转速受机械强度与换向能力的限制。

三、实验结果分析

根据实验数据，计算出各项的变比，然后取其平均值作为变压器的变比。

根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数，绘出空载特性曲线U0=f（I0），P0=f（U0），cosφ0=f（U0）。

式中

从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式求取激磁参数。

绘出短路特性曲线UK=f（IK），PK=f（IK），cosK=f（IK）。

式中

综上所述，直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。一旦励磁电流If =0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

参考文献：

[1]杨靖.用单片机控制的直流电机调速系统[J].机床电器，2014.

伺服电机毕业设计论文篇9

1.1课题背景及选题意义

1.1.1电力电子及微处理器技术

对无刷直流电机发展的影响传统信号处理方法分为两大类:时域分析和频域分析。时域分析常常是直接利用回波时域信号进行分析并给出结果,是最简单而且最直接的方法,特别是当信号中明显含有简谐成分、周期成分或瞬时脉冲成分更为有效。

(1)小型化和集成化微机电系统(MEMS)技术的发展将使电机控制系统朝控制电路和传感器高度集成化的方向发展,如将电流、电压、速度等信号融合后在进行反馈,可使无刷直流电机控制系统更加简单而可靠。另外,由于无刷直流电机采用稀土永磁材料制作转子,转子侧无热源,故电机内部温升较传统直流电机小很多,使无刷直流电机逆变器控制电路装入电机内部成为可能。逆变器与电机二者融为一体,使无刷直流电机与电子技术结合得更紧密,产品的附加值更高,整个控制系统也将朝小型化、集成化方向发展。

(2)控制器全数字化无刷直流电机性能的改善和提高,除了与电机转子永磁材料及电子驱动电路密切相关外,更与其控制器密切相关。因此,也可以从提高电机控制器的性能着手来提高无刷直流电机控制系统的整体性能。高速微处理器及高密度可编程逻辑器件技术的出现,为此提供了可行的方案和可靠的保证。例如,在一些对控制成本和空间要求严格的应用中,增加位置传感器不太实用或无法接受,而DSP等芯片固有的高速计算能力正可被用来实现无刷直流电机的无位置传感器控制。许多硬件工作,如传统的PID模拟电路,信号处理电路和逻辑判断电路等都可以由软件来实现,从而进一步减少了系统硬件电路的体积、提高了系统的可靠性和效率。另外一些相对复杂的控制算法也可以通过DSP、CPLD或者FPGA等芯片来实现,这不但可以提高无刷直流电机控制系统的可靠性,也为其接口的通用化和控制的全数字化方向发展提供了坚实的`堪础。控制器的全数字化将使系统的硬件结构更加简单,促使柔性控制算法在电机控制中的应用,同时还易与上层和远程控制系统进行数据传输通信,便于系统故障的监视和诊断。

(3)驱动电路的怨仄德室话阍2-5kHz,该频率范围内引起的噪声在人耳声频范围之内,不利于人的身心健康。同时,在绕组电感不够大时,绕组电流波形不太平滑、波动较大。采用MOSFET和IGBT之后,开关频率可达几十千赫兹以上。这样,不论是电磁噪声还是电流波形都能得到改善。因此,在利用软怨氐刃录际趵唇档涂关损耗、增加怨厥倜,并保证系统效率不变或提高的前提下,提高驱动电路的开关频率可实现无刷直流电机系统控制的绿色化PWM控制。而在器件开关频率受限条件下,则可采用新的调制模式来提高PWM调制的工作频率,从而达到降低无刷直流电机转矩波动,提高系统效率的目的。另外,电机驱动功率管,尤是MOSFET,在大电流下管压降大,功率管的损耗也大。因此,在允许范围内,控制时宜选用高电压、低电流功率管或采用高电压、低电流供电方式,则功率管压降占母线的比例会较小,这样可进一步提高系统的效率。

二无刷直流电机的工作原理和数学模型

无刷直流电机由于用电流转向装置取代了直流电机的换向器,使得直流电机的换向问题得以解决,与此同时它还保留了直流电机的良好特性。无刷直流电机既具有直流电机调速性能好、起动转矩大的优点,又具有交流屯机结构简单、运行可靠、维护方便的优点。近年来,随卷Hi力电子技术、永磁材料和计算机控制技术的出现了各种各样结构各异-的永磁无刷直流电动机,具有广阔的应用前景和强大的生命力。永磁无刷直流电机具有高效、高功率密度、高可靠性等特点,在国民经济的各个领域,如电动车、医疗器械、仪器仪表、工业自动化、精密电子仪器与设备、航空航天等方面的应用日益广泛。

2.1无刷直流电机的基本结构

无刷直流电机的设计思想来源于利用电子开关电路代替有刷直流电机的机械换向器。普迎有刷直流电机由于电刷的换向作用,使得电枢磁场和主磁场的方向在电机运行的过程中始终保持相互垂直,这样能够产生最大的转矩,从而驱动电机不停地运转下去。无刷直流电机取消电刷实现了无机械接触换相,做成“倒装式直流电机”的结构,将电枢绕组和永磁磁钢分别放在定子和转子侧。无刷直流电机必须具有由控制电路、功率逆变桥和转子位置传感器共同组成的换相装置以实现电机速度和方向的控制因此,可以认为无刷直流电机是典型的机屯一体化器件,其基本结构由电动机本体、驱动控制电路及转子位置传感器三部分组成,转子位置传感器是无刷直流电机的重要组成部分,它的作用是检测转子磁极的位置、.为逻辑开关电路提供正确的换相信总,即将转子磁极的位置信号转换成电信号,然后去控制定子绕组换相,使电机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按一定次序换相,通过气隙形成步进式旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。位置传感器的种类浪多,并且都各具特点。目前在无刷直流电机中应片]较多的位置传感器主要有磁敏式、电磁式、光电式等?。霍尔位置传感器是磁敏式位置传感器的一种,由于其体积小,使用方便并且价格低廉,故无刷直流电机控制系统中一般将其作为转子位置检测装置。

三控制系统的整体结构和控制策略.......... 24-30

3.1 系统的整体方案......... 24

3.2 系统结构......... 24-25

3.3 控制芯片......... 25-28

3.4 控制技术......... 28-29

3.5 控制策略......... 29

3.6 本章小结 .........29-30

四控制系统硬件电路设计......... 30-41

4.1 总体硬件结构 .........30

4.2 DSP最小系统设计......... 30-33

4.3 驱动电路设计.........33-38

4.4 采样检测电路设计......... 38-40