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盘式电机定转子铁芯冲卷设备控制系统设计

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电动盘车控制系统设计

电动盘车控制系统设计

济南大学泉城学院毕业设计题目电动盘车控制系统设计专业电气工程及其自动化班级电气06Q2学生王学学号***********指导教师王玉茹二〇一〇年六月七日摘要盘车是一种机械装置，主要用于检查机组非正式运转、安装或检修时，系统是否存在别劲、卡死等现象，同时它对机组同轴度校验也非常重要。

本设计详细介绍了电动盘车的使用原理、结构、PLC控制系统设计的一般步骤，探讨了PLC控制系统的设计方法，在PLC控制的电动盘车与单片机控制的电动盘车相对比的情况下，选定了第一种方案。

硬件：采用给定的三相交流发电机组，PLC的型号为西门子S7-300。

软件：采用s7-300系列，利用简单明了的梯形图进行编程，并将面向对象的程序设计方法应用于PLC程序设计中，大大提高了编程效率和可维护性。

把以上的内容综合在一起即为基于PLC控制的电动盘车控制系统设计。

关键词：盘车装置；电动盘车控制系统；原理；结构ABSTRACTTurning is a mechanical device, primarily used to check unit informal operation, installation or maintenance, the system the existence of other strong, stuck phenomena, while its coaxial calibration unit is also very important. The design details of the use of electric drive vehicles principle, structure, PLC control system design, the general steps of the PLC control system design method, PLC-controlled electric drive vehicles and electric drive with microprocessor controlled car is relatively higher than the case , selected the first option. Hardware: Using a given three-phase AC generators, PLC's model for the Siemens S7-300. Software: The s7-300 series, used in simple ladder programming, and object-oriented programming method is applied to PLC programming, greatly improved programming efficiency and maintainability. The content of the above shall be integrated with PLC-based control of electric vehicle drive control system.Key words：Winch; electric vehicle drive control system; principle; structure目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1前言 (1)1.1 课题的背景、现状 (1)1.2 课题研究的目的、意义 (1)2. 总体控制方案确定 (2)2.1 控制系统的比较 (2)2.1.1 PLC的特点 (2)2.1.2 单片机的特点 (2)2.2 控制要求 (2)3 硬件的设计 (4)3.1元器件的选择 (4)3.1.1 PLC的选择 (4)3.1.2电源模块的选择 (8)3.2盘车控制系统 (8)3.2.1电动盘车系统的原理和构造 (11)3.2.2盘车的选择 (11)3.2.3盘车功率计算 (11)3.2.4选择双级摆线针轮 (12)3.2.5投入机构 (14)3.2.6盘车功率计算 (15)3.2.7选择双级摆线针轮 (15)3.2.8投入机构 (16)3.3 电动机的选择 (16)3.3.1电动机额定功率的选择 (16)3.3.2电动机类型的选择 (16)3.3.3电动机结构形式的选择 (17)3.3.4电动机额定电压的选择 (17)3.3.5电动机额定转速的选择 (17)3.4外围接线图 (18)4 软件的设计 (19)4.1系统的顺序控制功能图的设计及其要求 (19)4.2控制系统功能图的设计 (19)4.3控制系统的梯形图设计 (20)4.4程序I/O分配表 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录..................................................... . ...... ...... .. (28)1前言1.1课题的背景、现状盘车装置是一种驱动转子低速旋转的机械装置，该速度相对低于正式运转的速度。

轴向磁通盘式电机详细解析

轴向磁通盘式电机详细解析

轴向磁通盘式电机详细解析
轴向磁通盘式电机是一种特殊类型的电机，它具有独特的结构
和工作原理。

首先，让我们从结构上来详细解析这种电机。

轴向磁通盘式电机通常由定子和转子组成。

定子是由铁芯和线
圈组成的，线圈通常绕制在铁芯上。

转子通常由磁铁和转子轴组成。

磁铁通常被固定在转子轴上，并且与定子的磁场相互作用，从而产
生转矩。

在工作原理方面，轴向磁通盘式电机利用电磁感应原理和磁场
相互作用来实现电能转换为机械能。

当电流通过定子线圈时，会产
生一个磁场，这个磁场会与转子上的磁铁相互作用，从而产生转矩，驱动转子转动。

这种电机通常采用换向器来改变电流的方向，从而
实现转子的持续旋转。

除了结构和工作原理，我们还可以从性能、应用和优缺点等方
面来全面解析轴向磁通盘式电机。

在性能方面，轴向磁通盘式电机通常具有高转矩密度、高效率
和良好的动态响应特性。

它们在低速和高扭矩应用中表现出色，适
用于需要精确控制和高可靠性的场合。

在应用方面，轴向磁通盘式电机广泛应用于自动化设备、机器人、电动汽车、航空航天等领域。

由于其结构紧凑、功率密度高的
特点，它们在空间有限的场合中得到广泛应用。

在优缺点方面，轴向磁通盘式电机的优点包括高效率、高扭矩
密度、结构紧凑等；而缺点则包括制造成本较高、需要复杂的控制
系统等。

综上所述，轴向磁通盘式电机是一种结构独特、性能优越的电机，具有广泛的应用前景和发展潜力。

通过全面解析其结构、工作
原理、性能、应用和优缺点，我们可以更好地理解和应用这种电机。

电机转子自动安装控制系统设计方案

电机转子自动安装控制系统设计方案

电机转子自动安装控制系统设计方案电机转子自动安装控制系统设计方案是一项关键技术，旨在实现电机转子自动化生产线的高效运行。

该系统主要由机械结构、电气控制、传感器和计算机控制等部分组成。

在机械结构方面，该系统采用先进的机械臂和传送带等设备，实现电机转子自动装配和定位。

机械臂和传送带的运动速度和精度可以通过电气控制系统进行精确调节，以确保装配和定位的准确性和稳定性。

在电气控制方面，该系统采用先进的控制器和驱动器，实现电机转子自动装配的精准控制。

控制器和驱动器可以根据电机转子的尺寸和形状进行自适应调节，以确保装配的准确性和稳定性。

传感器是该系统的核心部分之一，用于检测电机转子的位置、尺寸、形状和姿态等参数。

该系统采用多种传感器，如激光测距传感器、视觉传感器和力传感器等，以确保装配的准确性和稳定性。

计算机控制是该系统的另一个重要组成部分，用于实现电机转子自动化生产线的整体控制和管理。

计算机控制系统可以实时监测和控制电机转子自动装配的各个环节，以确保生产线的高效运行和质量控制。

总之，电机转子自动安装控制系统设计方案是一项复杂而关键的技术，需要多个方面的技术支持和协同合作才能实现，该系统的成功应用将为电机制造业的高效生产和质量控制提供强有力的支持。

电机定、转子铁心自动叠装模设计

电机定、转子铁心自动叠装模设计

电机定、转子铁心自动叠装模设计1.引言铁心是电机、变压器等产品的重要零件之一，一般由导磁率高、低损耗的硅钢片制成，为了减少损耗，在铁心轴线方向上由厚度为0.35mm 或0.5mm的硅钢片组成。

因此，一台产品的铁心可由几片至几百片硅钢片组成；铁心冲片的生产用量非常大，同时，对铁心的质量要求也很高。

铁心叠装后要紧密，叠压力要求在100-150N，铁心叠装质量的好坏将直接关系到产品的性能。

随着模具技术的发展，铁心冲片的加工由单冲模、复合模的冲裁，发展到用高速级进模冲裁。

模具的结构形式从单列散片级进冲模，发展到双列、三列等多列自动叠片高速级进冲模。

冲裁速度可达280-400次/min ，模具一次刃磨寿命在300万次以上，模具总寿命高达亿次以上。

铁心叠装技术已由传统的手工理片，发展到自动叠片技术。

它去除了人工理片、加压、铆钉或螺钉联接、氩弧焊等工艺，使冲片在副模具中完成冲片叠装工艺。

大大减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产效率，保证铁心冲片的叠装质量。

自动叠片技术现已广泛应用于电机定、转子冲片铁心，变压器冲片铁心等产品中。

2.铁心自动叠装技术铁心自动叠装是在1副多工位级进冲模中实现。

叠装的原理是采用按扣的原理，通常由2次冲压来完成冲片的叠装。

冲裁时，先在条料上冲制出凸起，然后在落料的同时，后一冲片的凸起下部在铆紧凸模向下运动的冲压力作用下，扣入前一冲片凸起上部，即叠压。

为使铁心能完成叠装并承受一定的叠压力，铆合的上部压力来自落料凸模，下部支撑力则来自落料凹模下面的收紧套，利用落料冲片回弹造成的冲片外缘与收紧套内壁产生的挤压摩擦力，使冲片与冲片紧密地扣接在一起完成叠装铆紧。

另有种下部的支撑力来之于冲床垫板下部的液压缸。

冲裁过程中，液压缸上的托盘随着叠片的不断增高而逐步下移，当叠片达到设定片数时，液压缸驱动托盘迅速下降到与冲床垫板等高，模具下的横向气缸开始工作，将产品推出模外，然后复位，即完成一个工作循环。

3.铁心叠装形式（1）直铆接。

电机定转子冲压控制系统的设计

电机定转子冲压控制系统的设计

带 回转 和 扭 斜 叠 斜 槽 角 度 。 为此 ， 在 高速精 密压 力机 冲压 电机定转 子 时 ， 需要 一种 装置 与 冲压过 程 同步 ，
以 扭 转 电机 定 转 子 冲 压 角 度 ， 以实 现 自动 叠 铆 冲 片 。

该 生 产 工 艺 可 促 进 工 程 技 术 进 步 ，提 高 定 转 子 领 域
随 着 生 产 规 模 的扩 大 和 科 学 技 术 的 发 展 ，三 相 异 步 电 机 在 各 行 各 业 得 到 大 规 模 应 用 ， 电机 定 转 子 生 产 也 从 而 获 得 快 速 发 展 。 以 前 的 电机 定 转 子 生 产 过程 费工费 时费 力 ，基本上 是用 普通 冲床 单工 位模 具 冲 制 出定 、 转 子 冲片 （ 散片） ， 经过齐 片 ， 再 用铆 接 、 扣 片 等 工 艺 制 成 铁 芯 。 而 现 有 的 定 转 子 冲 压 自动 化 生 产 线 ，在 电机 定 转 子 冲 压 生 产 ５ １ ２ 艺 上 实 现 生 产 过
Ｌ Ｉ Ｈａ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｗ ｅ ｉ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｕ ｅ ｊ ｕ ｎ ， ＷＵ Ｚ ｈ ａ ｏ ｑ ｉ ａ ｎ ， Ｓ Ｕ Ｎ Ｙ ｕ ｂ ａ ｏ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｄ ｅ ｑ ｉ ｕ
１ ． ８ ％ ｔ ｏ １ ０ ０％
床， 实 现 了 电机 带 回 转 和 扭 斜 定 转 子 大 批 量 自动 化 生产 ， 以 此 保 证 各 类 电机 各 技 术 性 能 。 关键词 ： 高速 精 密 压 力 机 ； 电机定 转 子 ； 多工 位 级 进 模 ； 控制 系统 ； 自动 冲 压 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ３ １ ５ ． ５； Ｔ Ｐ ２ ７ ５

盘式电机定转子铁芯冲卷设备控制系统设计

盘式电机定转子铁芯冲卷设备控制系统设计

展 开后铁 芯上 的带料 呈 阿基米德 螺旋 线 ，故 有 ： 引
感器 、步进 电机 、步进 电机 驱动 器 、电源等构 成 。
｝ 金项 目：国家 大学 生创 新基金 项 目资助（ 目编号 １１３ ９３ 基 项 ００ ８３ ） 作 者 简介 ：高景 森（９ ９ ） １８ － ，男 ，学生 ，研 究方 向：现 代设计 与制 造 。 通 讯作 者 ：陈学 永（９Ｏ ，男 ，副教 授，研 究方 向 ：机 电一 体化 及 自动化 。 １７ 一）
机电技术
霍尔 传感 器用 于检测 冲头 的工 作位置 来确 定送 料 的 时间 ，单片机 读 取该信 号 ，控制驱 动器 ，驱 动 步进 电机进 行准 确 的变距送 料送 料 ，系统 结构 框
图见 图 ３ 。 Ｗ ＝ ，则 ＝ ＝１ ｍ ２ Ｎ‘
２１年１ 月 ０１ Ｏ
又 联 ００ ３ １，ｑ ０９ ｘ ． ｘ ．９ ＝ ．０ １ ＝ ． ０９ ０９ Ｎ。 １ ９ ８
则 ± ：± ｌ５４ Ｎ． ： ） ： 兰 ２ ｍ
．
７ ７
考 虑一个 安全 系数 则所选 的步 进 电机 应满 足：
则，
一 般在 ２５ 之 间选 ， ．～４ 在此选 ｊ ．） ２８
．ｘ ２５ ＝ ５１ ｍ ８ ． ３ ．ｌ １ ４ Ｎ・
３ 步进 电动 机的性 能校核 ． ２
１ ）最快工作进给速度时电动机输出转矩校
图 ２ 盘式 电机定转子铁心冲卷原理图
核。
从工 作参数得 到 ｙ ＝ ７ 朋 ４ ５ｍｍ／ ｎ和系 统脉 ｍｉ 冲 当量 ６ ０ １ ＝ ． 脉 冲 ， 电动机对 应 的运 行频 ０ ｍｍ／ 则
１ 盘 式 电机 定 转 子 铁 心 冲 卷 设 备 的 工 作

盘式电机定转子铁心自动成形方法_郑书河

盘式电机定转子铁心自动成形方法_郑书河

182 盘式电机定转子铁心自动成形方法郑书河 何聪惠（福建农林大学机电学院 ３５０００２）　摘 要： 文章基于盘式电机的定子，转子铁心的结构特点，卷绕成形的工艺特点的基础上，综述了近二十年来我国定子，转子铁心自动成形的各种方法，各种不同补偿机理，及其相应的各种送料方式。

并分析了误差补偿及修正方法，提出了目前国内生产中存在的各种问题，这对盘式电机的定，转子自动成形方法研究和其控制理论的发展有着积极的意义。

关键词：盘式电机 定子 转子 补偿机理 控制系统 误差补偿 存在问题０　前言　盘式电机以其结构简单紧凑，轴向尺寸短，节约原材料，下线方面，能实现自身制动等优点而日益得到电机制造业的重视[1]。

而盘式电机的制造生产，其中最关键便是盘式电机的定转子铁心的制造。

如图0.1所示，这种盘式电机的定转子，不同于传统电机的定转子，前者的下线槽是轴向通槽，而后者由于下线槽是开在圆柱体的端部，呈径向通槽。

并且在同一台盘式电机，内外径尺寸相同，轴向尺寸不同的定子转子，他们的下线槽是不同的，定子槽都为辐射状直槽，转子槽都为朝某个方向倾斜的斜直槽。

另外，转子的槽数通常又多于定子槽数。

图０．１定转子机构简图　正是由于盘式电机本身定转子的结构独特性，带来了定子和转子同传统电机定转子成形上的区别，传统电机定转子是用硅钢片先冲好槽，然后再一片片叠合。

这种加工方法可见[2]，而盘式电机定转子成型是用冲好槽的硅钢片带料卷绕而成，并且在专用卷绕设备上自动成型[3]，本文主要阐述基于定转子本身的结构特点，在满足定转子成型工艺特点要求上，常见的几种卷绕自动成型方法，及其相应各种补偿机理，误差修正措施。

１　定转子铁心成形工艺特点　１．１定转子成型工艺要求　要把硅钢片带料，高质量，高效率卷绕成型成定转子，必须在专用的卷绕设备上成形，图1.1为183国内常用的卷绕设备自动成型系统示意图。

首先定转子坯料经校平后，由高速冲床冲好槽，冲好槽的带料经送料机构或者由卷绕设备本身提供的动力送至卷绕设备，卷绕自动成形。

盘式电机铁心自动卷绕上位机控制系统设计

盘式电机铁心自动卷绕上位机控制系统设计
系统 帮助、系统操作说 明等 １ Ｏ大模块 畸。
联机窗口
系 统 层动 窗 口
ｙ一 卷铁 心槽 口倾斜角
Ｎ ｎ 工 作节拍数 ，卷铁 心槽数 ，一
２２ 系统机 构 规划 ．
系统采 用 上 下位机 联机 方式 ，由下位 机接 收 上位 机 发送 的卷 绕代 码驱 动步进 电机 ，从 而带 动 卷绕 轮 实现 定转 子铁心 的 自动卷 绕 ，下位 机实 时
心 即可逐 渐加工 完成 。
而 日益 得 到广泛 的应用 …。 电机 定转 子铁 心 的生
产 制造 是最 重要 的环节 。 目前 ，国 内生产 盘式 电
机 的厂 家在 生产铁 心 时大 多数采 用土办 法 ，先将 硅 钢带 按槽距 要求 冲成 带料 ，然后 刚机 械半 自动 方 式来卷 绕成 形 。虽然 国外 已有计 算机 控制 的卷 绕 专用 设备 在工业 上 得 以应 用 ，并且精 度较 高， 但 是 ，国外 销往 国 内的铁心专 用卷 绕设 备价格 太
统是在专用卷绕设备基础上 ，按卷铁心 自动成形机理，采用人机交互的方式 ，针对不同铁心参数编制卷绕控制代码，对
实际卷绕轮半径增大值与理论增大值进行误差补偿 、偏差调节 ，实现实时采集数据 的显示，卷绕过程动画演示 。
关键词 ：定转子铁心 卷绕成形 误差补偿 动画演 示 中图分类号：Ｔ ３ ３ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１７ — ８ １ ２ ０） ４ ７ —４ Ｍ０． ６ ２ ４０ （０ ７ ０— ３ ０
过昂贵，而且加工范围小 随着 自动化技术和 电
子 信 息工业 的发 展 ，国 内开 始有 用微机 控制 的专 用 卷绕 设备 专利 ，但 大多数还 是采 用单 片机和 早
期 的 单板机 控制 ，都 存在不便 显 示、通 讯 、无 法 通 用 、加工 范 围较小 、集散 化控 制等弱 点 。同时
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3.1 电机转矩选择
1) 转动惯量的计算
送绕机构的转动惯量可等效为一个直径为 70
mm，长为 300 mm 的圆柱的转动惯量，转动惯量
J=mD2/8，其中，m 为质量，D 为圆柱的直径。
质量 m = ρv = ρπ r2L ，其中，ρ 为所选材料
密度，本机构材料为钢材，ρ =7.85×103，r 为圆柱
从初选的 110BYG3550 步进电动机的矩频特 性曲线，找出运行频率 fmax 所对应的输出转矩 Tmax=36 N·m，大于步进电动机的最大静转矩，乘 安全系数仍满足要求。
2) 最快空载运行时电动机输出转矩校核。 由 任 务 书 给 定 最 快 空 载 速 度 Vmax=5000 mm/min，由 1)可得电动机对应的运行频率为：
考虑一个安全系数 K 则所选的步进电机应满 足：TM=KT(K 一般在 2.5～4 之间选，在此选 K=2.8)
则，TM=2.8×12.54=35.11 N·m 3.2 步进电动机的性能校核
1) 最快工作进给速度时电动机输出转矩校 核。
从工作参数得到 vmax =475 mm/min 和系统脉 冲当量 δ=0.01 mm/脉冲，则电动机对应的运行频 率为：fmax=475/60δ=791 Hz。
40
机电技术
2011 年 10 月
霍尔传感器用于检测冲头的工作位置来确定送料 的时间，单片机读取该信号，控制驱动器，驱动 步进电机进行准确的变距送料送料，系统结构框 图见图 3。
图 2 盘式电机定转子铁心冲卷原理图
显示
单片机最小系统
驱动器
按键
霍尔传感器
步进电机
图 3 控制系统结构框图
3 系统动力部件的参数计算
4 控制系统软件设计
4.1 控制程序流程
图 5 控制程序流程图
控制要求：当冲床上模提起时，步进电机输 送带料一个齿槽间距，把传感器安装在模具位置， 当上模提起时，传感器给控制系统一个信号，控 制步进电机按照计算数据走过一定角度，实现变 距带料输送和冲槽。同时计数冲槽数量判断冲槽 是否完成，直到完成一个铁心带料的冲槽。控制 系统程序流程见图 5。 4.2 控制系统的一次送料
径，mm。
其表面微量弧长
dl
= rα dα
= r0dα
+
t 2π
dα
(2)
取卷铁心由初始半径 r0 开始卷绕时。冲卷距
L0(下称初始冲卷距)等于转轴转过 α 角、钢带被卷
入成为卷铁心表面的弧长，有
∫ ∫ L0 =
α
dl =
0
α
dα +
t
αdα
0
2π
即
L0
=
r0α
+
t 4π
α
2
(3)
该方案的思想是把卷绕中产生的随机误差与
关键词：盘式电机；定转子铁芯；步进电机；控制系统 中图分类号：TM305 文献标识码：A 文章编号：1672-4801(2011)05-039-03
盘式电机又称轴向磁场电机。具有结构简单、 轴向尺寸短、能实现自身制动、节约材料等优点。 适用于频繁起动，负载保持，紧急刹停，准确定 位的各种机械。该机是起重机械，锻压机床，建 筑机械，纺织机械，印刷机械，木工机械，自动 包装机械，泵类机械等理想配套设备[1～2]。当前， 产量上不去的主要原因是定子和转子的卷铁心 (实物照片见图 1)制造难度大。开发结构简单、适 应能力强的微机控制的盘式电机铁心冲卷设备意 义重大。通过对盘式电机定转子铁心的槽位置分 析，建立一个数学模型，把每个槽之间的距离转 化为步进电机的输送的脉冲数，由控制系统自动 实现变距控制，实现精确控制槽间距的目的。冲 完槽之后再由卷绕机构把带掉卷绕成铁心状，把 冲槽与卷绕之间的影响因素互相隔离实现独立控 制，实现盘式电机定转子铁心的加工。
第5期
机电技术
39
盘式电机定转子铁芯冲卷设备控制系统福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002)
摘 要：盘式电机具有结构紧凑、轴向尺寸短、制动力矩大、制动迅速、定位准确等优点。但定子和转子的卷铁心 制造难度大是制约其应用的主要原因。本文通过对盘式电机定转子铁心的槽位置的分析，建立一个数学模型，设计由单 片机、传感器、步进电机及驱动器构成的控制系统，通过对步进电机的变角度控制，实现带料的变距送料，进而实现槽 间距的准确控制。冲完槽之后再由卷绕机构把带料卷绕成铁心状，实现铁芯定转子铁芯的冲卷加工。
的半径，L 为圆柱的长度，则 m = 7.85 ×103 × π ×
0.0352 × 0.3 = 9.0585kg 。由此，可计算出送绕机
构的转动惯量为 0.0055kg.m3。 2) 加速度的计算
加速度 ε = w ，式中 Δt 为电动机加速所用 Δt
的时间，单位为 s，一般在 0.3～1 s 之间取，在此
fmax=5000/60δ=8333 Hz 从初选的步进电动机的矩频特性曲线，找出
运行频率 fmax 所对应的输出转矩 Tmax =8 N·m，显 然大于步进电动机选型中所计算的快速空载起动 时的负载转矩。
3) 最快空载时电动机运行频率校核。 最快空载运行速度 Vmax=5000 mm/min，对应 的电动机运行频率 fmax=8333 Hz。从 110BYG3550 参数可知其极限运行频率为 15000 Hz，满足要求。 4) 启动频率的计算。 已知电动机转轴上总转动惯量
图 1 盘式电机定转子实物照片
1 盘式电机定转子铁心冲卷设备的工作 原理
若将盘式电机铁芯的带料展开，可以发现带 料上的槽孔间距递次减小。铁芯线槽朝径向发射， 展开后铁芯上的带料呈阿基米德螺旋线[3]，故有：
rα
=
r0
+
t 2π
α
(1)
式中：r0 为卷铁心初始半径，mm；α 为回转角；
t 为钢带厚度，mm；rα 为卷铁心转过 α 角后的半
取 0.5 s, 则， ε = 2.62 0.5 = 5.24 rad/s2。
3) 电机力矩的计算式
T = (J + J联 ) ⋅ε + TL
(4)
η
式中，J 联 为联轴器的转动惯量，TL 为系统外力
折算到电机上的力矩，η 为传动系统的效率。
本系统的最大外力 Fmax 为 200 N 由等效能量法得：
动力机构隔离开来。如图 2 所示，在虚线的左边
是冲槽传送的部分，动力轮由步进电机控制来实
现精确输送带料位置，达到冲槽位置卷绕以后能
够吻合。虚线的右边则是一个卷绕机构，只需要
把带料按一定的压力的卷绕起来，保证卷绕带料
的松紧度一致。这样动力机构只需要考虑的是一
个比较理想的数学模型，卷绕机构所产生的随机
因素与之隔离开了。而在以往的思想是把动力放
2) 设计了由51单片机、霍尔元件传感器和步 进电机及驱动器构成的控制系统，经过长时间的 运行表明，系统运行可靠。
3) 从冲槽和卷绕的结果可以看出控制算法 正确、控制精度能够满足要求(见图6)，保证了变 距冲槽按照阿基米德螺旋线的槽距变化，累积误 差得到消除。
图 6 卷绕结果照片
参考文献： [1] 侯书红,亚尔·买买提.盘式电机在我国的发展及其展望[J].微特电机,1998(4)：30-31 [2] 缪兰娣.国外盘式电动机发展概况简介[J].上海:电机技术,1985(4)：64-69. [3] 何聪惠,陈学永,王祖忠，等.盘式电机卷铁心转角补偿加工法[J].中国机械工程,l996,7(1).
为 Ln。
Ln
=
60α
+
α2 8π
α = nπ 12
(6)
则第 n 个脉冲补偿为：
∑ n
=
Ln 90
×
4000
−
n −1 i =1
Li
(7)
通过补偿可保证不出现误差累积。
5 结论
控制实际卷绕结果见图6，可以得到以下结 论：
1) 通过分析定转子铁芯的铁芯结构特征，建 立卷绕铁芯卷绕槽位的变槽距数学模型，按照模 型设计出变距送料控制系统。
(5)
上式说明，要保证步进电动机起动时不失步， 启动频率必须小于 1024 Hz。实际上，在采用软
第5期
高景森 等：盘式电机定转子铁芯冲卷设备控制系统设计
41
件升降频时，起动频率选得很低，通常只有 100 Hz (即 100 脉冲/s)。
综上述，本系统选用 110BYG5502BH 步进电 动机，满足设计要求。同时根据步进电机配套的 驱动器选用 ZD-HB50510。
每段输送带料的长度转成转过的角度，并整
合成步进电机的脉冲数，由于脉冲数是整数，会
导致误差的存在，会因为精确的不足而导致累积
误差。故在每冲完一圈的 24 个槽时进行一次误差
补偿。脉冲补偿的计算方法：每冲一圈(24 个槽)
即在 α 位 2л 倍数时候进行补偿。设在所补偿的脉
冲为第 n 个槽时候的转过角度为 α，总送料长度
1 2
TLW
2
=
1 2
TSWS2
Ts = Fmax • Rmax = 200 × 0.06 = 12 N·m
W = Ws ，则 TL = Ts = 12 N·m 又 T 联=0.003 N·m，η=0.99×0.98×0.99
则 T = ( J + J联 ) • ε +TL = 12.54 N·m
η
置在卷绕机构上导致许多其他的因素干扰，从而
难以实现比较理想的模型。
2 控制系统总体设计
该控制系统主要是有 51 单片机系统、霍尔传 感器、步进电机、步进电机驱动器、电源等构成。
*基金项目：国家大学生创新基金项目资助(项目编号 101038933) 作者简介：高景森(1989－)，男，学生，研究方向：现代设计与制造。 通讯作者：陈学永(1970－)，男，副教授，研究方向：机电一体化及自动化。