電動(dòng)牙科座椅選用稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)體系，此體系將近年來(lái)發(fā)展迅速的無(wú)刷直流電機(jī)與DSP控制技術(shù)相結(jié)合，選用一片DSP控制器完成對(duì)兩臺(tái)稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)的控制，具有低成本、高性能的特色。

稀土永磁無(wú)刷電機(jī)因?yàn)榫哂行矢摺⑿阅芎谩⒔Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略、散熱簡(jiǎn)單、噪聲小等特色，滿(mǎn)足醫(yī)用行業(yè)對(duì)醫(yī)療器械各方面的特殊要求。因而，以稀土永磁無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線(xiàn)式驅(qū)動(dòng)組織替代有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)組織和單相交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)組織，具有杰出的社會(huì)含義及廣闊的市場(chǎng)前景。

電動(dòng)牙科座椅具有兩個(gè)自由度，俯仰和升降。本伺服體系選用兩臺(tái)稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為運(yùn)動(dòng)控制主部件，針對(duì)兩個(gè)自由度分別處以驅(qū)動(dòng)。

電機(jī)控制部分僅選用一片DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片TMS320LF2407A完成對(duì)兩臺(tái)無(wú)刷電機(jī)的控制，充分利用了DSP豐富的片上資源，對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的PWM輸入悉數(shù)選用DSP供給，省去了邏輯芯片，提高了體系的可靠性。通過(guò)SPI片內(nèi)串行外設(shè)擴(kuò)展了存儲(chǔ)器芯片，選用FRAM(非易失性存儲(chǔ)器)具有掉電維護(hù)功用，完成在關(guān)電的情況下對(duì)電動(dòng)座椅的方位的記憶。

電機(jī)

電機(jī)額外功率為55W，額外電壓24V，作業(yè)狀況為短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，額外轉(zhuǎn)速1800rpm，規(guī)劃方式按方波規(guī)劃，電機(jī)為十二槽兩對(duì)極。槽形為梯形口扇形槽，繞組方式為三相星形六狀況，槽滿(mǎn)率為52%，轉(zhuǎn)子磁鋼選用粘結(jié)釹鐵硼，徑向充磁。磁鋼詳細(xì)參數(shù)如下：Br>6000Gs，Hc>5000Oe，[BH]max>8MG·Oe，Hjc>10000Oe。有限元剖析中，電機(jī)實(shí)踐電磁轉(zhuǎn)矩為0.2394N·m。

控制器

本控制器主控單元選用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A，主控單元需求檢測(cè)電機(jī)的電流信號(hào)和轉(zhuǎn)子方位信號(hào)，并為驅(qū)動(dòng)板供給六路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因而，控制一個(gè)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，需求6個(gè)PWM輸出，一路ADC轉(zhuǎn)化，三個(gè)捕獲單元。

關(guān)于TMS320LF2407A處理器，因?yàn)槠溆袃蓚€(gè)事情管理器(EVA和EVB)，每個(gè)事情管理器都有3個(gè)捕獲單元并能夠輸出6路PWM，所以該芯片能夠一起直接為兩臺(tái)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)供給控制信號(hào)。因?yàn)?a target="_blank">控制芯片外圍電路較為老練，但其具有較大的程序存儲(chǔ)器，因而，相關(guān)于硬件而言，要完成針對(duì)電機(jī)的靈活控制，側(cè)重從軟件方面下手。

驅(qū)動(dòng)

本電機(jī)控制體系的驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)電路選用全橋結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)六個(gè)功率元件的開(kāi)、關(guān)的控制，對(duì)電機(jī)電壓、電流波形進(jìn)行調(diào)制。通過(guò)利用TMS320LF2407A內(nèi)含的四個(gè)各自獨(dú)立的16位通用定時(shí)器、六個(gè)全比較器完成電機(jī)電壓的PWM調(diào)制。TMS320LF2407A內(nèi)含可編程死區(qū)控制，六個(gè)全比較器中的任何一個(gè)與通用定時(shí)器、死區(qū)控制單元一起用于發(fā)作一對(duì)有可編程死區(qū)和輸出極性的PWM輸出。共有十二路這樣的PWM輸出。每六個(gè)輸出能夠用來(lái)控制無(wú)刷直流電機(jī)，完成DSP對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的控制。

選用IRF540功率管，該器材最高作業(yè)電壓為100V，最大作業(yè)電流28A，最大功率損耗150W，徹底滿(mǎn)足該體系功率要求；續(xù)流二極管D1～D6選用快恢二極管；電容C1～C3用來(lái)吸收直流母線(xiàn)上的尖峰電壓，避免過(guò)高的母線(xiàn)電壓擊穿功率管；電阻R2用來(lái)檢測(cè)電機(jī)的直流母線(xiàn)上電流，避免電機(jī)過(guò)流發(fā)作故障，該過(guò)流信號(hào)Isence通過(guò)處理后輸入到功率橋的前級(jí)驅(qū)動(dòng)芯片和DSP處理器中，在過(guò)流時(shí)能夠及時(shí)封鎖門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

功率管的前級(jí)驅(qū)動(dòng)選用IR公司的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片IR2130，該芯片集驅(qū)動(dòng)、死區(qū)、過(guò)流維護(hù)等功用與一體，運(yùn)用單電源即可完成六只功率管的驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用時(shí)極為方便，特別適合于小功率驅(qū)動(dòng)范疇。

軟件

依據(jù)界說(shuō)的功用，軟件分為如下幾大模塊：

初始化模塊：主程序初始化模塊(_c_int0)，EVA初始化模塊(EVA_INIT)，EVB初始化模塊(EVB_INIT)；

電機(jī)發(fā)動(dòng)模塊：電機(jī)A發(fā)動(dòng)模塊(MOTORA_START)，電機(jī)B發(fā)動(dòng)模塊(MOTORB_START)；

換向模塊：電機(jī)A換向模塊(COMMUTATION_A)，電機(jī)B換向模塊(COMMUTATION_B)；

霍爾信號(hào)捕獲模塊：電機(jī)A的霍爾信號(hào)捕獲模塊(CAPIN_A)，電機(jī)B的霍爾信號(hào)捕獲模塊(CAPIN_B)；

鍵盤(pán)剖析模塊：電機(jī)A的鍵盤(pán)輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_A)，電機(jī)B的鍵盤(pán)輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_B)；

PID調(diào)節(jié)模塊(_PID)，方位記憶模塊(REM)。

軟件主體選用工程上盛行的模塊化次序結(jié)構(gòu)，霍爾信號(hào)捕獲和PID調(diào)節(jié)選用中止控制方式。體系初始化完成對(duì)DSP體系寄存器、I/O端口、以及體系中止的設(shè)置，兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的取得由鍵盤(pán)剖析模塊取得，依據(jù)得到的狀況，決議電機(jī)是處于運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)動(dòng)或是停轉(zhuǎn)狀況。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況由全局變量RUN_STATE_A和RUN_STATE_B表明，088H表明電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，00H表明電機(jī)發(fā)動(dòng)，0FFH表明電機(jī)停轉(zhuǎn)。

稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)與DSP控制技術(shù)相結(jié)合，是無(wú)刷電機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向。