基于PLC的机器人本体设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)
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基于PLC的机器人本体设计(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告),基于,PLC,机器人,本体,设计,论文,DWG,图纸,外文,翻译,文献,综述,开题,报告
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微 电机 2 0 0 2年 第 3 5卷 第 3期 ( 总 第 1 2 6期 ) 综 述 REVI EW 串联磁 路结构 直接 驱 动 电动 机及 相关技 术 概述 寇 宝泉 ， 吴红星 ， 程树 康 ( 哈 尔 滨工 业 大 学 ， 黑龙 江哈 尔滨1 5 0 0 0 1 ) 摘 要 ： 在 介 绍 了直 接 驱 动 电 动 机 主要 分 类 的 基 础 上 回顾 了 国 内 外 直 接 驱 动 电 动 机 的研 究 现 状 提 出 了串 联 磁 路 结 构 直 接 驱 动 电 动 机 的新 方 案 及 其 具 体 结 构 。 关 键 词 ： 机 器 人 ； 直 接 驱 动 电 动 机 ； 串 联 磁 路 结 构 中图分类 号 ： TM3 0 文献标识 码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 1 6 8 4 8 ( 2 0 0 2 ) 0 3 0 0 3 6 0 5 The Br i e f I nt r o du c t i o n o n Se r i a l M a gn e t Ci r c u i t Di r e c t Dr i v e M o t o r a nd Re l e va nt Te c hni qu e KOU Ba o- qu a n。W U Ho ng- xi n g，CHEN G Shu ka ng ( Har bi n I ns t i t ut e of Te c hn ol o gyHar b i n 1 5 0 001，Chi na) Ab s t r a c t ： B a s e d o n i n t r o d u c t i o n o n t h e ma i n c l a s s i f i c a t i o n o f d i r e c t d r i v e mo t o r s t h e p a p e r r e x r J e ws t h e r e s e a r c h s t at us 011 di r e c t d r I v e mot or s and a dva nc e s t he no ve l s c heme a nd d e t ai l s t r u c t u r e of t he s e r i al mag ne t ci r cui t di r e c t dr i v e mot or Ke y wo r ds： r ob ot s；di r e c t dr K e mot o r s；s er i al m a gn et c i r c ui t s t r uc t ur e l 引 言 随 着 F A 技 术 、 F MS技 术 和 机 器 人 技 术 的 发 展 ， 对 电动 机 驱 动 系统 的性 能 要 求越 来 越 高 ， 在 许 多 场 合 下 ， 传统 的 驱 动 方 式 已经 不 能 满 足 某 些 系 统 的 高精 度 、 高 速 度 、 无 污 染 、 免维 护 的要求 ， 从 而 促 使 人 们不 断去 探 索新 的 驱 动 方 式 ， 直 接 驱 动 系统 就 是 在 这样 的 形式 下 产 生 和 发展 起 来 的 。 所 谓 电动 机 直 接 驱 动 系 统 ， 就 是 电动 机 与 其 所 驱 动 的负 载 直 接 耦 合 在 一起 ， 中间 不 存 在 任 何 减 速 机 构L I 。 。 驱 动 系统 是 机 器 人 系统 中的重 要 组成 部 分 ， 机 器 人 的速 度 、 精 度 、 负 载 能 力 和 快 速 性 能 ， 在 很 大 程 度 上 取 决 于驱 动 系 统 的性 能 ， 所 以提 高 现 有 驱 动 系统 的性 能 和进 行 新 型驱 动 器 的探 索 一直 受 到 人 们 的普 遍 重视 。从 机 器 人 系统 驱 动用 电动机 的 发 展趋 势 来 看 ， 已经 开始 由 直 流 伺 服 电动 机 向交 流 伺 服 电 动 机 、直 接 驱 动 电 动 机 ( DD 电 动 机 )的 方 向 发 展 。 从 2 O世 纪 8 O年代 至 今 ， 国外学 者 在新 型直 接 驱 动 电动 机 研 制 方 面 进 行 了 大 量 的 理 论 研 究 工 作 ， 研 制 了 许 多 试 验 样 机 ， 取 得 了 一 定 成 果 ， 以 DD 电动 机 作 为 驱 动 元 件 的 直 接 驱 动 机 器 人 已经 商 品 化 ， 其 性 能 大 大 超过 传 统 的机 器 人 2 。除此 之 外 ， DD 电 动 机 还 被 成 功 地 应 用 于精 密 分 度 装 置 、 精 密 收稿 日期 ： 2 0 0 2 0 3 2 5 磨 床 、 超 精 密 加 工 机 床 的 进 给 驱 动 、 半 导 体 制 造 装 置 、 精 密 转 台 等 系统 中 ， 使 这些 系统 的性 能有 了较 大 的提 高 。 。 2直接驱 动 电动机 的发展现 状 2 1 直 接 驱 动 电动 机应 具 备 的 特性 ( 1 ) 输 出 转矩 大 。 ( 2 ) 转 矩 脉动 低 。 ( 3 ) 效 率较 高 。 ( 4 ) 转 矩特 性 的 线性 度 好 。 ( 5 ) 转 矩 重量 比大 。 ( 6 ) 发 热 少 。 2 2 各 种 直接 驱 动 电动 机 的 原理 及 特 性 比较 如 表 1所示 ， DD 电 动 机 根 据 转 矩 产 生 原 理 ， 大 致 可 分 为 电磁 力型 、 变磁 阻 型 及特 殊 型 。 电 磁力 型 又可 分 为有 刷 的直 流 力矩 电动 机 和无 刷 的 同步 电动 机 。直 流 力矩 电动 机 原理 和普 通 的直 流 电机 一样 ， 但 是 为 了得 到 高 转矩 ， 通 常设 计 成 长径 比小 的盘 式 结构 。 由 于换 向 片数 较 多 ， 所 以转矩 脉 动 和非 线 性 小 。而 无刷 直 流 电动 机 由 于永 磁 体位 于 转 子上 ， 绕 组 位 于 定子 侧 ， 因 此 与 电刷 和 换 向 片构 成 的 机 械换 向相 比 ， 易 于 维 修 ， 能 够 稳 定地 提 供 大 电 流 。 并且 其 特性 同直 流 电机 一 样 ， 转 矩脉 动 和速 度 波 动 维普资讯 串联 磁路结构 直接驱动 电动机及相关 技术概述 寇宝 泉 吴红星 程树康 表 1 D D 电动机的分 类 转 矩 产 生 名 称 特 征 原 理 商输 出转 矩 ， 高 线性 度 低 转 矩脉 直流力 矩电动 机 动 高 效 率 电磁力 型 峰值转 矩可达 到额 定转矩 的 3 5 永磁同 步电 动 机 ( 无刷直 流电动机) 倍 高线性度 低转 矩脉动 高 转矩 重 量 比 没 有 电 刷 维 护 问 题 大的连 续 转矩 大 的 电动机 常 数 变磁阻 电动机 低 价 格 ( 不需 要永磁 体 单极 性 功 变 磁 阻 型 率放 大 器 ) 没 有 电刷 维 护 问 题 高效率 高连 续 转矩 没 有 电刷 维 混合式DD电动机 护 问题 特 殊 型 超声 波 电 动 机 等 小 型 高 转 矩 重 量 比 小 ， 线 性 度高 ， 而且 峰值 转 矩 可 达 到额 定转 矩 的 3 5 倍 ， 有利 于 实 现 快速 加 减速 。 变 磁 阻 型 电动 机 原理 上 和步 进 电动 机 相 同 ， 一 般气 隙磁通 密 度较 高 ， 不适 合 高 速运 行 ， 但 作 为 高 转 矩 低 速 驱 动 的 DD 电动 机 却 具 有 良好 的特 性 。 采 用增 加 定 、 转 子齿 数 以及定 子 采 用 双 定子 结 构 时 ， 可 使转 矩 密 度倍 增 。另 外 ， 变 磁 阻 型 电动 机 不 使 用 价 格 较 高 的永 磁 体 ， 从 而 在 价 格 方 面具 有 竞 争 力 ， 并 且 功率 放 大 器 可 采 用 单 极性 驱 动 方式 ， 这 也 是 它 的优 点 之 一 。 混 合 式 变磁 阻 电动机 的 永 磁 体 位 于 定 子磁 路 上 ， 气 隙磁 通 的恒 定分 量 由 永磁 体 提 供 ， 因此 效 率 较 高 。特 殊 型 D D 电动 机 中， 主要 包 括 实用 化进 展 中的 超声 波 电动 机等 新 型转 矩 产 生机 理 的 电动 机 。特 别 是超 声 波 电动 机 由于小 型 轻 量 ， 因 此 有 望 开 拓 出 新 的 直 接 驱 动 的 应 用 领 域 l 。 2 3国 内外 直 接 驱 动 电动 机 的研 究 现状 2 3 1 Me g a t o r q u e电 动机 Me g a t o r q u e电 动 机 是 一 种 变 磁 阻 型 的 直 接 驱 动 电 动 机 ， 这 种 电 机 在 国 外 率 先 发 展 ， 美 国 的 Mo t o r n e t i c s公 司和 日本 的 精 工 公 司 ( NHK) 都 先 后 生产 了该种 电机 及其 控 制 系统 并 形 成 系列 。图 1 所 示 的 是 Me g a t o r q u e电 动机 的 局部 结 构 及磁 路 。 l Me g a t o r q u e电动机 的局 部结构及 磁路 在 该 电 动 机 转 子 的 内外 两 侧 ， 各 有 1 5 0个 小 齿 且 等 间距 排 列 ； 在 内外 定子 上 ， 各 有 1 8个 大极 ， 每个 大极 上 有 8个小 齿 且 与转 子上 小 齿 等齿 距 。各相 绕 组 ( 即大 极 ) 之 间相 差 l 3小 齿 齿 距 。绕 组 励磁 时 产 生 的磁 通 的 通 路 如 图 l所 示 ， 磁 通 是 沿 半 径 方 向 穿 过 杯 形转 子 的 。 Me g a t o r q u e电动 机作 为 一种 直 接 驱 动 电动 机 ， 具 有 高转 矩 、 高 刚 性 、 低 温 升 、 低 成 本 、 免 维 护 等特 点 。 2 3 2 Ve r n i e r电动 机 Ve r n i e r电动 机 是 由 日本 东 京 电 机 大 学 石 崎 彰 教 授 提 出 的 一 种 新 型 结 构 的 直 接 驱 动 电 动 机 u “ 一 ( 图 2 ) 。 图 2 Ve r n i e r电 动 机 的 定 转 子 结 构 在 该 电机 的定 子 上 ， 除 了具 有 嵌 放 三 相 交 流绕 组 的槽 外 ， 在 定子 齿 上还 开 有小 槽 ， 绕组 槽 的 开 口部 分 与 齿 上 小 槽 的 宽 度 相 等 ， 两 者 加 在 一 起 共 有 Z 个 ， 沿 圆周 等 间距 分 布 。在 转 子 上 等 间 距 地 分 布 着 zz 个 槽 ， 这 些槽 数 与 极 对数 P 之 间具 有 Z 一Z 十P 的关 系 。在各 个 小 槽 中 ， 嵌 入 永 磁体 ， 如 果 定子 上永 磁 体 面 向气 隙 的极 性 全 都 为 N 极 ， 则 转 子 上 永磁 体 面 向气 隙 的极 性 全 都为 S极 。当定 转 子 之 间有 相对 运动 时 ， 定转 子 的齿 层 及气 隙 磁 导发 生变 化 。 槽 中 的 永磁 体 作 用 于 变 化 的 磁 导 上 便 产 生 基 波 磁 通 ， 该 磁 通 与定 子绕 组 基 波 电流 作 用就 会 产 生 电磁 转 矩 。 2 3 3 HD( Hi g h De n s i t y) 电动 机 HD 电动 机 是 日本神 钢 电机 公 司制 造 的一 种 新 型磁路 结 构 的 直接 驱 动 电动 机 。 该 电机 通 过采 用 新 型 磁 路 结 构 ， 大 大 地 提 高 了 电 动 机 的 转 矩 体 积 比 。 a HD 电动机 的运 行 原 理 图 3 a所 示 的 是 外 转 子 型 HD 电动 机 的 局 部 结 构 及 其磁 路 。 在 转 子 内侧 等 间距 地 开 槽 ， 槽 中嵌 有 稀 土 永磁 体 ， 永 磁 体沿 电机周 向充 磁 ， 相 邻 永磁 体 的 极 性 相反 。 当绕 组 中没 有 励磁 电流 时 。 由于 永磁 体 被 嵌 入铁 心 中， 因此 永 磁 体产 生 的 磁 通 几乎 都 被 短路 ， 磁 通 只在 铁 心 中通 过 ， 气 隙 中的 漏磁 很 少 。 若 给 绕 组通 电 ， 产生 一 个逆 时 针方 向的 励 磁磁 通 ， 则 永 磁体 磁 通 通 过 的路 径就 会 发 生 变化 ： 极 A 面对 的 永 磁 体 产 生 一3 7 维普资讯 微 电机 2 0 0 2年 第 3 5卷 第 3期 ( 总第 1 2 6期 ) 的 磁 通 中 ， 与励 磁 磁 通方 向相 同 的部 分 被加 强 ， 方 向 相 反 的部 分 被 削 弱 ， 在极 处也 是 一样 。结 果 ， 主 磁 通 就会 在 图 3 a所 示 的磁 路 中通 过 ， 在 转 子上 产 生 一 个顺 时针 方 向 的转 矩 。 而在 图 3 b所示 的磁 阻型 电动 机 中 ， 只有 极 A 参 与 了转 矩 的 产生 ， 极 并 没 有 参 与 ， 因此 在 相 同体 积 的条 件 下 ， 磁 阻型 电动机 的输 转 矩 只有 HD 型 的 1 2 图 3 HD 电 动 机 磁 路 与 Ma g n a g a p电 动机 是 日本 安 川 I电 机 公 司提 出 并 已形 成 产 品的 新 型 结构 直 接 驱 动 电 动 机 j 。 图 5 是该 电动 机 的结 构 ， 定 子 采 用集 中 绕组 ， 在定 子 大极 的 内侧 贴 有 高磁 能 积 的 片 状 稀 土 永 磁 体 ， 永磁 体 径 向充磁 ， 相 邻 的 永磁 体 极性 相 反 。 由于 该 电机 的转 子 与 磁 阻 型步 进 电动 机 的转 子 相 类 似 能 够 把 电枢 磁 势 进 行 调 制 ， 相 当 于 把 电 枢 的 极 对 数 从 数倍 增 加 到 b HD 型 电动 机 的 特点 ( 1 ) 最 大 转矩 体 积 比约 为传 统 电机 的 2倍 。 ( 2 ) HD 型 磁 路 既适 合 于 旋 转 电 动 机 也 适 合 于 直线 电动机 。 ( 3 ) 具 有 与传 统 电机磁 路 同 样 的结 构 自由度 。 ( 4 ) 非 励磁 状 态 时 的磁 拉 力小 ， 电动 机 的装 配 容 易 。 ( 5 ) 由于 HD 型磁 路 属 于感 应 子型 磁 路 ， 因 此 电 枢磁 势 小 ， 能 够 连续 输 出大转 矩 。 ( 6 ) 由 于驱 动频 率 高 ， 所 以不 利 于 高速 运 行 。 2 3 4增 强 型 直接 驱 动 电动 机 在 传 统 的 混 合 式 步 进 电 动 机 中 ， 如 果 绕 组 电流 增 大 ， 从 感 应 子齿 侧 面 的漏 磁 会 增加 ， 齿 根 处 的磁 密 变高 而 引起 饱和 。 因此 从齿 出来 的磁 通 受 到 限制 ， 而 从 槽 出 来 的磁 通 增 加 ， 从而 磁 场调 制 率 减小 ， 引起 转 矩 饱 和 。但 是 如果 在 槽 中嵌 入 永磁 体 ( 图 4 ) ， 使 永 磁 体 的 极 性 与 其 对 面 的齿 的极 性 相 同 ， 就 可 以 抑 制 从 槽 底 和 齿 的 侧 面 出来 的 漏 磁 ， 这 样 既 不 增 大 电 动 机 的体 积 ， 又可 以碱 小铁 心 的 饱 和程 度 ， 使转 矩 有 较大 的提 高 ， 这就 是 增 强型 直 接 驱 动 电动 机 的原 理： 。 转 4增 强 型 直 接 驱 动 电 动 机 的 结 构 2 3 5 Ma g n a g q p电动机 一38 一 图 5 Ma g n a g a p电动 机 的 结 构 2 3 6 轴 向绕组混合式电动机 轴 向绕组 混 合式 直 接 驱动 电动 机 是 日本 丰 田工 业 大 学 今 井 孝二 教 授 提 出 的 ， 图 6是 该 电 动机 的 磁 路 结 构L l 。该 电 机 采 用外 转 子 结 构 ， 在 转 子 的 内侧 开有 齿 和槽 ， 槽 中嵌 有永 磁 体 ， 永 磁 体 的配 置 有 多种 方 式 ， 这 里 采 用径 向充磁 ， 所 有 面 向定 子 的面都 为 N 极 。在 定子 轴 向布 有 绕 组 ， 定 子 沿 轴 向分 成 第 1定 子 、 第 2定 子 、 第 3定 子 、 第 4定子 共 4部分 ， 第 1定 子 和 第 2定 子 、 第 3定 子 和 第 4定 子 之 间各 错 1 2 齿 距 ， 第 2定子 和 第 3定 子 之 间错 1 4齿 距 ， 转 子 不 错 齿 。 图 6轴 向绕组 混合式 电动机 的磁路结 构 当 绕组 中通 有 电 流时 ， 根据 右手 螺 旋 定则 ， 第 1 定 子 、 第 3定 子 被 磁 化 成 S极 ， 第 2定 子 、 第 l 定 子 被 磁 化 成 N 极 ， 从 而 第 1定 子 、 第 3定 子 与 转 子 之 间 相互 吸 引 ， 第 2定 子 、 第 4定 子与 转 子之 间相互 排 斥 ( 如 图 7所 示 ) ， 因此 所有 的 定 转 子 之 问 都 相 互 作 用产 生转 矩 ， 电机 的转 矩 体 积 比大 。 2 3 7 Dy n a s e r v电动 机 Dy n a s e r v电 动 机 是 日本 横 河 电 机 公 司 制 造 的 一种 混 合式 直 接 驱 动 电 动 机 ， 其 结 构 及 磁路 如 图 维普资讯 串联磁 路结构 直接驱动 电动机及相关技 术概述 寇宝 泉 吴红星 程树康 I 吸 引 第1 、 第3 定 子 侧 L 图 轴 向 绕 组 混 合 式 电 动 机 的转 矩 产 生 原理 8所 示 。 该 电 机 为 外转 子 结 构 ， 在 转 子 的 内侧 开 有 1 2 4个小 齿 。转 子 沿 轴 向分 成 两段 ， 两 段 之 间错 开 半 个小 齿齿 距 。定 子上 有 1 2个 大极 ， 每 个 大极 上 开 有 与 转 子齿 距 相 同 的小 齿 。 定 子铁 心 沿 轴 向分 成两 段 ， 中间夹 有 稀 土永 磁 体 。电 动机 的输 出转矩 与永 磁 体 产 生 的磁 通 、 励 磁 绕 组 产 生 的 磁 通 之 和 的平 方 成 正 比。通 过 应 用 CAE优 化 定 转 子 齿 层 的磁 密 分 布 以 及采 用 转 矩 半 径 大 的 外 转 子 结 构 ， 实 现 了 电 动 机 的 高转 矩化 。该 电 动机 具 有 高转 矩 、 高效 率 、 低 转矩 脉 动 、 低 温 升等 特 点 Dy n a s e r x电 动 饥 的 结 构 及 其 磁 路 2 3 8 无刷 直 流 型 D D 电动 机 目前 ， 制造 无 刷 直 流型 DD 电 动机 的公 司较 多 其 中包 括 日本 的新 明 和工 业 公 司、 松 下 电 器 产业 公 司 、 多摩 川 I 精机 公 司 、 高岳 制作 所 等公 司 L ! 卜 。图 9 为 无 刷 直流 型 DD 电动 机 的典 型 结 构 。综 合 分 析 各 公 司 的 产品 可 知无 刷 直 流 型 DD 电 动机 系统 具 有峰 值 转 矩 大 、 转 矩 脉 动低 、 可 靠 性 和 安 全 性 、 转 矩 控 制 简单 等特 点 。 I ； 尢 直 流 1 儿)电 动 机 3 串联磁 路结构 DD 电动机 传 统 结 构 电 机 的 特 点 是 工 艺 比较 简 单 ， 但 在 某 些 条 件 下 材 料 利 用 率 不 高 ， 电机 空 间也 未 能充 分 利 用 。鉴 于 双定 子 电动 机具 有 大 的性 能体 积 比和 转矩 重量 比 ， 而 且 在 与性 能 有关 参 数 的选 择 上 具 有更 大 的 自由度 ， 于是 在 总 结 以往 多 气 隙 电 机 和 双 定 子 电 肌研 究 成 果 的 基 础 上 ， 作 者把 双 定 子 结 构 应 用 到 直 接 驱 动 电动 机 上 ， 提 出 了 串联 磁 路结 构 双 定 子 双 气 隙杯 型转 子 直接 驱 动 电动 机 ， 其 结 构 如 图 1 O所 示 。 图 l 【 ) 串 联 磁 蹄 结 构 直 接 驱 动 电 动 机 结 构 图 本 电机 的 内外 定 子 与普 通 的 混 合式 步 进 电 动机 的定 子 相类 似 ， 为 1 2大极 集 中绕 组 ， 驱 动时 ， 既可 以 把 内外 定 子 绕 组 串 联 起 来 ， 也 可 以 对 内 外 定 子 绕 组 分 别进 行 控 制 。 本 电机 的定 转 子齿 层 结 构 如 图 1 1所 示 ， 永 磁 体 磁 路 如 图 1 2所 示 ， 它 相 当 于把 2台 电 动 机 的永 磁 体磁 路 串联 到 一起 而 公 用 一 个 转 子 ， 转 子 永 磁 体 为 径 向 充磁 ， 沿 径 向嵌 入 两 个 杯 形 感 应 子部 件 之 间 。 一一 一一 N 段定转子齿层结构 ( b ) s 段定转子齿层结构 图 l 1 串联 磁路结构直接 驱动 电动机定转 子齿 层圭 占 沟 图 1 2 串 联 磁 路 结 构 直 接 驱 动 电 动 机 永 磁 体 轴 向 磁 路 分 析 可知 ， 电机 采用 双 定 子结 构 ， 可有 效 增加 电 机 的输 出 ， 而且 ， 当外 、 内定 子 齿相 对 位 置 变化 时 ， 通 过 分 析 电机 齿 层磁 导 的 变 化 情 况 ， 可 探 求 抑 制 转 矩 脉 动 的方 法 。 理 论 分析 表 明 ， 串联磁 路 结 构直 接 驱 动 维普资讯 微 电机 2 0 0 2年 第 3 5卷 第 3期 ( 总第 1 2 6期) 电动 机 与相 同体 积 的 单 定 子 直 接 驱 动 电动 机 相 比 力 能 指 标 要 明 显 高 于 后 者 ， 双 定 子 电机 对 于 提 高 电 机 性 能体 积 比无 疑 是一 种 有 效方 法 。 4直接 驱动 电动机 的研究发 展方 向分 析 小 容量 的 DD 电动 机 应 采 用具 有 感 应 子 的磁 阻 型结 构 ； 而 大 容 量 的 DD 电动 机 应 采 用 能 够 把 A 取 得 很 大 的永 磁 同步 型结 构 L 2 。 。 。 。 。 。 。 旋 转 型 DD 电 动 机 的 电 动 机 常 数 为 r 尸 厂 ( Nm W ) ， 由于 r F( D 2 ) ， 因 此 ， r 尸 一 ( D _ - 。 _ _ 。 2 ) F P 的 关 系成 立 。D 为 电动 机 的气 隙 直径 。 如 果 把 电动 机 电磁 材 料 的体 积 用 V( m。 ) 表 示 ， 由于 P c c V 的关 系存 在 ， 而 r z P 一 ( D 2 ) F P D V， 所 以有 ： 厂 r 7 P c u D V ( 式 ( 1 ) 表 明 ， 为 把 D D 电动 机 的 电动 机 常数 设 计 得 较 大 ， 尽 量增 大 气 隙 直径 为 有 效 的措 施 。 因此 ， 采 取 外转 子 结 构 ， 或 采用 盘式 转 子 结构 比较合 理 。 从 P c c V， 得 F c o p V一 ( P v) 。 ， 则 ： 。-_一 F o c V P ( 2 ) P 是 输 入 铜 耗 密 度 ， 所 以如 果 铜 耗 密 度 一 定 ， 则 力 与 电磁 材 料 的使 用 量成 正 比。因此 ， 对 于 轴 向 气 隙 电 动 机 采 用 轴 向多 个 盘 式 转 子 重 叠 ， 对 于 径 向气 隙 电动 机 采用 同心 的多 个 杯 形转 子重 叠 的多 气 隙结 构 比较 有利 。总 之 ， 设 计 时 ， 应 充 分 利用 所 给 定 的 电动 机 体 积 ， 以获 得 最 大 的输 出转矩 。 5 结 语 综 上 所述 ， 对 于 电磁 力 型 电动 机 ， 要想 提 高 电 动 机 常数 密 度 ， 增 大 气 隙 磁 通 密 度 可 以说 是 唯一 的 途 径 ， 但 限 于现 阶 段 电磁 材 料 的性 能 ， 提 高 的 幅度 不会 太大 。 而 对 于 变磁 阻 型 电 动机 ， 由于 感应 子 的 电 磁减 速 作 用 ， 本 质上 具 有 低 速 大转 矩 的特 征 ， 通 过 优 化设 计 可 以大 大 提 高 电动 机 常 数 密 度 ， 但 这 需 要 以微 小 气 隙 的 精密 保 持 机 构 、 高精 度 的感应 子 齿 形 、 薄 而强 力 的永 磁 材 料 和 微小 的充 磁 宽度 等作 为保 证 。 参 考文献 ： 1 长 坂 DD乇一 夕 c 土 土 乇一 夕 J 省 力 匕 自 动 化 ， 1 9 8 9 ( 1 ) ： 3 4 3 8 2 浅 田 f 夕 f口水 ， y 研 究开 发 动 向 J 机 械设计 ， 1 9 8 5 2 9 ( 1 5 ) ： 2 7 2 9 3 山 口， 铃 木 少 f 夕 f 口水 、 y J J 了 ， 夕手 工 工 一 夕 Ro b o t ， 1 9 9 0 ( 7 4 ) ： 6 8 7 5 4 奥 田 口水 、 、 用 f 夕 卜 f 口水 、 、 J 7 ， 夕手工工一 ， 夕 叉于厶 制御 1 9 8 5 2 9 ( 8 ) ： 5 0 3 5 1 2 5 浅 田 D D乇一 夕 开发 动 向 口水 y 、 、 应用 J 机 械 设 计 ， 1 9 8 7 ， 3 1 ( 1 3 )： 2 5 2 9 6 几 野 关 口 DD乇 一 少 手 、 y 7 7 、夕 、 、 应 用 J 省 力 自动化 ， 1 9 8 9 ( 2 ) ： 3 7 4 1 7 武井 DD乇一 夕 精 密 口 夕 l J 于 一 7， 、 、 应用 J 省力 自动化 ， 1 9 8 9 ( 2 ) ： 4 2 4 7 8 秋野 ， 大岩 D D乇 一 夕 7 口 匕一 f叉夕 卜 f 7 、 、 应用 J 省力 自动化 1 9 8 9 ( 2 ) ： 5 8 6 5 9 三 户 D D乇一 夕 X一0 于一7 7， 、 、 应用 J 省 力 自动 化 ， 1 9 8 9 ( 2) ： 6 6 7 O 1 o 秋 山 超音波乇一 夕 特性 D D乇一 夕 、 、 应用 J 机械设计 ， 1 9 8 7 ， 3 ( 1 3 ) ： 5 3 5 7 1 1 猪俣 键 田 ， 夕乇 一 少 F A 【 = 挡 f 于弓使 、 方 应 用例 J 机械设计 1 9 8 7 3 1 ( 1 3 ) ： 5 9 6 6 1 2 猪 俣 ， L ， 夕 乇 一 夕 J 省 力 自动 化 ， 1 9 8 9 ( 1)： 70 7 6 1 3 石崎 ， 田中 P M, 一二 7 ， 乇 少 ， 夕 理论 ， 夕特性D 电学论 D 1 9 9 3 ， l 1 3 ( 1 0 ) ： 1 1 9 2 一9 9 1 4 石崎 ， 田中 P M, 一二 丁乇一 少 设计 最适化 关 亨 6检讨 J 电学论 D， 1 9 9 4 ， l 1 4 ( 1 2 ) ： 1 2 2 8 1 2 3 3 1 5 中川 中岛 研削盘用 D D乇一 少E J 7 神钢电机技报， l 9 9 4， 3 9 ( 2 ) ： 3 8 3 9 1 6 长 坂 高 ， L ， 夕化 叉于 - - 、夕 乇 一 少 J 机 械设 计 ， 1 9 9 0 ， 3 4 ( 1 7 )： l 2 9 1 3 3 1 7 岩关 桦 岛 稀 土烦 磁石应 用 新 f、 夕夕形 乇一 夕口 安川 电机 1 9 9 l ， 5 5 ( 3 ) ： 2 O 8 2 1 3 1 8 鹿 山 ， 筒井 7 少于 - p、 y7 l J 二 7 ， 乇一 夕 J 安川 电机 ， 2 0 0 0 ， 6 4( 3 ) ： l 7 7 1 8 1 1 9 福 刚 ， 土田 吸引 ， 反发力 老利用 丁 午 、 - ， j f ， 老有 寸 一 f 7 l J- 卜形 乇 一 夕 J 电学 论 D 19 96， 11 6( 2)： 21 8 21 9 2 O 村 松 DY NAS E RV 特 性 应 用 J 机 械 设 计 ， l 9 8 7， 3 l ( 1 3 ) ： 3 0 3 7 2 1 奥 田 f 夕 f - 7方式 永久 磁石7 、 y 叉 乇 一 夕 应 用设 计 J 3 机 械设 计 ， 1 9 8 5 2 9 ( 1 5 ) ： 3 6 41 2 2 渡巡 ， 清水 7 、 叉D D寸一 水乇 一 少- y叉7 特 性 使 、 方 J 机械设 计 ， 1 9 8 7 ， 3 1 ( 1 3 ) ： 4 6 5 2 2 3 山本 永 久 磁石 同期 机 型 7 ， y 叉D C乇一 夕 特 性 D D 、 、 应 用 J 机 械设 计 ， 1 9 8 7 ， 3 1 ( 1 3 ) ： 4 6 52 ( 下 转第 5 9页 ) 维普资讯 MCS一9 6单 向环 型 分 布 式 多 机 系统 的 研 究 刘 景 森 李 煜 为 了 防 止 报 头 中 目标 地 址 出错 ， 造 成 报 文 在 环 中循 环 传 送 的 问题 ， 可 通 过 在 报 头 中增 加 一 个 转 发 次 数 帧 的方 法 来 解 决 。该 帧 数 据 在 源结 点 处 的起 始 值 为 0 。 ， 以后 每 转 发 一 次 ， 由转 发 结 点 将 该 帧 的 值 加 1 。 各 结 点 接 收 报 文 时 。 判 断 该 帧 的 值 ， 若 该 帧 的 值不在 0 ， 结点数 一2 之间 ， 则丢弃报文 。这样做会 增 加 一些 通 信 开 销 。 对 于 一般 的单 片机 分 布 式 系统 ， 传 输 中 出错 的 可 能性 不 大 ， 如 无 特 殊需 要 ， 不 必 增 加 这 部分 处 理 。 另外 ， 解 决 报 文 循 环 传 送 问题 不 能 通 过 在 报 头 中增 加 源 地 址 帧 的 方 法 来 解决 ， 因为 目标 地 址 和 源 地 址 同时 出错 ， 仍 会 造 成报 文 的循环 传 送 ； 而 我们 所 设 计 的 增 加 一 个 转 发 次 数 帧 的方 法 ， 即使 转 发 次 数 帧 同 时 出错 ， 也 不 会 造 成报 文 的循 环 传 送 。 对 于 MC S一 9 6多 机 系 统 而 言 ， 各 结 点 的 通 信 程 序 主要 包 括 ： 串 口引 脚 的 使 能 ， 其 中 I OC1 ( 1 6 H) 的 D5置 1为 TXD 使 能 。 S P CON( 1 l H) 的 D3置 1为 R XD 使 能 ； 串 口模 式 的 设 置 ， 即 S P C ON ( HH) 的 D1 DO设 置 ； 波 特 率 的 设 置 ， 即 B AUD RATE( 0 E H) 设 置 ， 该 寄 存 器 为 1 6位 ， 只 能 按 字 节 写入 ， 先 写 低 8位 ， 后 写 高 8位 ， 其 中 D1 4 D0为 波 特 率 ， D1 5置 1时 选 用 XTAI 1内部 时 钟 作 为 输 入 频 率 ， D1 5置 0时 选 用 T2 CI K 外 部 时 钟 作 为 输 入 频 率 ； 数 据 的 收 发 ， 即 S B UF R X S B UF TX ( 0 7 H) 读 写 ； 欲发 数 据 、 转 发 数 据 和 收 到数 据 的处 理 ( 通 信 策 略 的实 现 ) 等 内容 。 4 可靠性 环 型结 构 的 可 靠 性 问题 比较 突 出 ， 在 环 型 结 构 的计 算 机 网 络 中一 旦 某个 结 点 或 某段 通 信 线路 出现 故 障 ， 就 会 导 致 整 个 系统 通 信 功能 的 中 断 。 与计 算 机 网 络 不 同 ， 单 向环 型 多 单 片机 系统 中各 结 点 是 按 照 最 优 次 序关 系进 行 连 接 的 ， 通 信 更 多 地 集 中在 相邻 结 点 之 间 ， 通 信 策 略 采 用 报 文 转 发 终 止 于 目标 结 点 的方 式 ， 环 中不通 过 故 障 结点 的通 信仍 可 正 常运 行 ， 因此 非 关键 结 点 的故 障对 系统通 信 的 影 响通 常 没有 那 么严重 对 于无 广 播 ( 组 播 ) 数 据 、 位 置关 系与通 信 关 系 吻合 度 高 的 系统 更 是 如此 。 出现故 障结 点 的 直接 后 果 是 任何 跨 越 故 障结 点 的通 信 不 能 正 常 进 行 ， 若 系 统 中 的关 键 结 点 出现 故 障或 广 播 ( 组 播 ) 数 据 较 多 ， 就 会 对 系统 的通 信 带 来 严 重 影 响 ， 结 点 的 可靠 性 问 题 可 通 过 监 督 定 时器
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