稀土永磁無(wú)刷電機因為具有效率高、性能好、結構簡(jiǎn)略、散熱簡(jiǎn)單、噪聲小等特色，滿(mǎn)足醫用行業(yè)對醫療器械各方面的特殊要求。因而，以稀土永磁無(wú)刷電機驅動(dòng)的直線(xiàn)式驅動(dòng)組織替代有刷電機驅動(dòng)組織和單相交流異步電機驅動(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稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機作為運動(dòng)控制主部件，針對兩個(gè)自由度分別處以驅動(dòng)。

電機控制部分僅選用一片DSP(數字信號處理器)芯片TMS320LF2407A完成對兩臺無(wú)刷電機的控制，充分利用了DSP豐富的片上資源，對兩臺電機的PWM輸入悉數選用DSP供給，省去了邏輯芯片，提高了體系的可靠性。通過(guò)SPI片內串行外設擴展了存儲器芯片，選用FRAM(非易失性存儲器)具有掉電維護功用，完成在關(guān)電的情況下對電動(dòng)座椅的方位的記憶。

電機

電機額外功率為55W，額外電壓24V，作業(yè)狀況為短時(shí)運轉，額外轉速1800rpm，規劃方式按方波規劃，電機為十二槽兩對極。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%，轉子磁鋼選用粘結釹鐵硼，徑向充磁。磁鋼詳細參數如下：Br>6000Gs，Hc>5000Oe，[BH]max>8MG·Oe，Hjc>10000Oe。有限元剖析中，電機實(shí)踐電磁轉矩為0.2394N·m。

控制器

本控制器主控單元選用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A，主控單元需求檢測電機的電流信號和轉子方位信號，并為驅動(dòng)板供給六路PWM驅動(dòng)信號，因而，控制一個(gè)無(wú)刷直流電動(dòng)機，需求6個(gè)PWM輸出，一路ADC轉化，三個(gè)捕獲單元。

關(guān)于TMS320LF2407A處理器，因為其有兩個(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無(wú)刷直流電動(dòng)機供給控制信號。因為控制芯片外圍電路較為老練，但其具有較大的程序存儲器，因而，相關(guān)于硬件而言，要完成針對電機的靈活控制，側重從軟件方面下手。

驅動(dòng)

本電機控制體系的驅動(dòng)環(huán)節電路選用全橋結構，通過(guò)對六個(gè)功率元件的開(kāi)、關(guān)的控制，對電機電壓、電流波形進(jìn)行調制。通過(guò)利用TMS320LF2407A內含的四個(gè)各自獨立的16位通用定時(shí)器、六個(gè)全比較器完成電機電壓的PWM調制。TMS320LF2407A內含可編程死區控制，六個(gè)全比較器中的任何一個(gè)與通用定時(shí)器、死區控制單元一起用于發(fā)作一對有可編程死區和輸出極性的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，完成DSP對兩臺電機的控制。

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)檢測電機的直流母線(xiàn)上電流，避免電機過(guò)流發(fā)作故障，該過(guò)流信號Isence通過(guò)處理后輸入到功率橋的前級驅動(dòng)芯片和DSP處理器中，在過(guò)流時(shí)能夠及時(shí)封鎖門(mén)極驅動(dòng)信號。

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

軟件

依據界說(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)；

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

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

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

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

PID調節模塊(_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構，霍爾信號捕獲和PID調節選用中止控制方式。體系初始化完成對DSP體系寄存器、I/O端口、以及體系中止的設置，兩個(gè)電機的運轉狀況的取得由鍵盤(pán)剖析模塊取得，依據得到的狀況，決議電機是處于運轉、發(fā)動(dòng)或是停轉狀況。電機運轉狀況由全局變量RUN_STATE_A和RUN_STATE_B表明，088H表明電機處于運轉狀況，00H表明電機發(fā)動(dòng)，0FFH表明電機停轉。

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