(3) 两种缝纫机的主驱动电机—永磁同步伺服电机

    两种缝纫机的主驱动电机都采用永磁同步伺服电机, 如图4(a)所示, 输入电压190V到240V, 额定功率375W, 恒转矩运行到6000r/min。面装式磁钢结构保证电机能以高的功率因数运行。分数槽绕组有效地抑制了齿谐波, 减小了振动和噪声。较低的转矩波动, 使缝纫机有宽广的速度调节范围, 并能快速准确停车。安装该电机的缝纫机实物照片如图4(b)所示。图4(c)为平缝机的控制器。

4(a) 永磁同步伺服电机

4(b) 安装永磁同步伺服电机的平缝机

4(c) 平缝机的控制器
图4  工业缝纫机用永磁同步伺服电机

    (4) 驱动器

图5 永磁同步伺服电机驱动器

    驱动器如图5所示, 由DSP和ASIPM组成, 对永磁同步电机实行磁场定向控制。功率变换由ASIPM完成, 内部集成了整流、逆变、前置驱动、多种保护等功能, 与DSP电平兼容。DSP的正交编码器和捕获单元电路对位置信号进行处理,与控制器发出的命令信号比较, PI调节后得到转矩电流分量iq*。DSP内部的模数转换器将来自电流传感器的模拟信号转换成数字信号, 经静止的Clark变换和旋转的Park变换, 得到实际的转矩电流分量iq和磁场电流分量id, 经电流PI调节得到旋转的电压分量ud和uq, Park逆变换将它们变换成静止坐标系中的电压分量uα和uβ,空间矢量PWM算法对uα和uβ运算后得到PWM开关信号, 控制ASIPM的逆变部分。DSP的快速运算能力(指令周期25ns)，高效的指令功能, 以及专为控制而集成的传感器接口电路和PWM输出电路, 极大地提高了系统的控制性能。

    根据这些理论分析, 我们在平缝机和套结机进行了实际开发, 取得了良好的效果, 现正在进行长时间的寿命实验。图6为套结机样机缝制的部分图案。

图6 套结机样机缝制的部分图案

    4 结束语

    对工业缝纫机电气系统的特点和分类进行了探讨，概述了控制器、驱动器、电机和电磁铁的功能, 阐述了开发电气系统的技术路线及开发重点, 通过两个开发实例, 讨论了两种控制器的异同点, 重点介绍了基于DSP的永磁同步伺服电机磁场定向控制方法, 从实验的结果看, 取得了预期的效果, 准备进入小批量生产。

    参考文献

    [1] 李仁定. 电机的微机控制. 北京:机械工业出版社, 1999

    [2] 刘和平等．TMS320LF240x DSP结构、原理及应用．北京: 北京航空航天大学出版社, 2002

    [3] 中国缝制机械协会．关于寄发2002年缝制设备企业经济指标汇总的函, 中缝协信(2003)第003号．

    [4] 符曦著. 高磁场永磁式电动机及其驱动系统. 北京:机械工业出版社,1997