多速伺服系统及速度切换方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多速伺服系统，它包括伺服电机（10）、伺服控制装置（20）和速度切换装置（30）。伺服电机的定子的各相绕组由复数路线圈连接而成。速度切换装置包括连接复数路线圈的复数个二位的控制开关，速度切换装置可以根据切换信号控制各控制开关的开关位置，以改变各相绕组中的复数路线圈的连接方式。本发明专利技术还提供了用于多速度伺服系统的速度切换方法。采用本发明专利技术的多速伺服系统及其速度切换方法，操作者可以根据伺服系统不同的使用工况，为伺服电机设定不同的速度，只需输入指令信号即可实现速度的切换，还可保证伺服电机控制参数与之相适应，且结构简单，体积小、响应快、效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机电一体化的
，特别是关于一种用于多速永磁同步电机的伺服系统，及多速永磁同步电机的速度切换方法。
技术介绍
图I显示了现有伺服系统的一种结构，其中主要包括伺服电机80和伺服控制装置90。伺服电机80包括电磁部件88，安装该电磁部件的轴承86和支撑连接体84，以及用于检测电机工作状态的传感器82。伺服控制装置90包括控制器92和驱动器94。传感器82将检测到的电机速度、位置等信号输入控制器92中，控制器92经驱动器94对 伺服电机80的电磁部件88进行控制。图2伺服电机的局部剖视示意图，伺服电机包括传感器82、支撑连接体84、轴承86和电磁部件，电磁部件包括转子881和定子882，定子882安装在支撑连接体84上，转子881安装在轴承86上，传感器82可以包括一个光数码传感器，通过感应转子881的位置即可确定伺服电机80的转速。传统伺服系统通过传感器采集电机工作状态信号来控制电机，虽然这种电机可以在很大的转速范围内使用，但其性能最优的转速区间往往只是中间的一段。在低速时，电机往往无法提供足够大的扭矩；而在高速时，由于受到反电势的限制，最高转速也受到了限制。因此这种伺服系统通常适合用于中速平稳的状态。一种现有的伺服系统可以实现低速大扭矩或高速小扭矩，但无法兼顾速度和扭矩的性能要求。另一种则是使用大功率的驱动系统，以满足速度和扭矩的要求，但这种结构体积庞大，而且也造成了能源的浪费。还有一种是采用机械的变速机构，通过改变齿轮速比来实现速度的调节，但这种结构体积庞大，传动效率低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种多速伺服系统，操作者可以根据伺服系统不同的使用工况，为伺服电机设定不同的速度，只需输入指令信号即可实现速度的切换，而不必使用复杂的机械结构，体积小、结构简单、且效率高。本专利技术还旨在提供一种多速伺服系统的速度切换方法，该速度切换方法可以因改变绕组中各路线圈的连接方式而改变伺服电机速度的同时，改变与之相应的电机控制参数，确保各转速下的伺服电机的最佳配置。本专利技术提供了一种多速伺服系统，它包括一个伺服电机、一个伺服控制装置和一个速度切换装置。伺服电机包括一个电磁部件、该电磁部件包括一个转子和一个具有三相绕组的定子，且定子的各相绕组由复数路线圈连接而成。伺服控制装置包括一个控制器，控制器包括一个切换模块，该切换模块可以接收速度切换的指令并输出切换信号。速度切换装置包括连接复数路线圈的复数个二位的控制开关，该速度切换装置可以根据切换信号控制各控制开关的开关位置，以改变各相绕组中的复数路线圈的连接方式。在多速伺服系统中的切换模块中，速度切换装置可以根据切换信号控制控制开关的开关位置，实现各相绕组的所述复数路线圈的串联连接，降低伺服电机的转速；或速度切换装置根据切换信号控制控制开关的开关位置，实现各相绕组的复数路线圈并联连接，提高伺服电机的速度。在多速伺服系统的示意性实施方式中，各相绕组可以是星形连接或三角形连接。在多速伺服系统的示意性实施方式中，各相绕组中包括第一路线圈和第二路线圈，速度切换装置包括第一控制开关和第二控制开关。第一路线圈的出线端连接至该相绕组的出线端，第一路线圈的进线端与第一控制开关相连，第一控制开关的第一开关位置连接该相绕组的进线端。第二路线圈的进线端连接至该相绕组的进线端，第二路线圈的出线端与第二控制开关相连，该第二控制开关的第二开关位置连接该相绕组的出线端。在多速伺服系统的一种示意性实施方式中，各相绕组由第一路线圈和第二路线圈 组成，速度切换装置由第一控制开关和第二控制开关组成，第一路线圈的出线端连接至该相绕组的出线端，第一路线圈的进线端与第一控制开关相连，第一控制开关的第一开关位置连接该相绕组的进线端。第二路线圈的进线端连接至该相绕组的进线端，第二路线圈的出线端与第二控制开关相连，该第二控制开关的第二开关位置连接该相绕组的出线端。第一控制开关的第二开关位置连接至第二控制开关的第一开关位置。在多速伺服系统的另一种示意性实施方式中，各相绕组由第一路线圈、第二路线圈，第三路线圈和第四路线圈组成，速度切换装置由第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关和第六控制开关组成。第一路线圈的出线端连接至该相绕组的出线端，第一路线圈的进线端与第一控制开关相连，第一控制开关的第一开关位置连接该相绕组的进线端。第三路线圈的进线端与第三控制开关相连，第三控制开关的第一开关位置连接绕组的进线端；第三路线圈的出线端与第五控制开关相连，第五控制开关的第二开关位置连接绕组的出线端。第四路线圈的进线端与第四控制开关相连，第四控制开关的第一开关位置连接绕组的进线端；第四路线圈的出线端与第六控制开关相连，第六控制开关的第二开关位置连接绕组的出线端。第二路线圈的进线端连接至该相绕组的进线端，第二路线圈的出线端与第二控制开关相连，该第二控制开关的第二开关位置连接该相绕组的出线端，第二路线圈的第一开关位置连接至所述第四路线圈的第二开关位置。本专利技术还提供了一种采用本专利技术多速伺服系统的速度方法，包括如下步骤操作者向切换模块输入改变速度的切换指令；控制器根据来自传感器的检测信号判断伺服电机的当前状态的是否适合变速、当前状态参数是否需要保存和是否需要制动；控制器使驱动器断电；控制器向速度切换装置发出速度切换信号；切换装置根据切换信号控制各控制开关的开关位置，以改变各相绕组中的各路线圈的连接方式；控制器根据传感器的检测信号判断速度切换是否正常；驱动器使伺服电机在不同速度下对应的电机控制参数组进入应用状态；驱动器上电，完成伺服电机的速度切换。在多速伺服系统的速度方法中，电机控制参数包括额定电流、额定转速、极对数、扭矩常数、限制电流、额定功率、额定扭矩、电压常数、定子线电感、常温定子线电阻、定子漏抗和额定频率。在本专利技术的多速伺服系统中，由于添加了速度切换装置，且在相应的速度切换方法中对应不同的伺服电机速度中配置了相应的电机控制参数，这样不仅扩展了伺服电机速度范围，而且可以实现在各种不同额定转速下的最佳配置，在一定体积和功率下扩展了伺服装置的力矩范围和速度范围。附图说明图I是一种现有伺服系统的示意性框图。图2示意性地表示了一种现有的伺服电机。图3所示框图表示了多速伺服系统的一种示意性实施方式。图4显示了多速伺服系统中的一种电磁部件的结构。图5所示为多速伺服系统中三相绕组两路线圈的一种连接方式，其中三相绕组采 用星形连接，图5为高速时的电路连接状态。图6为图5所示电路处于低速时的连接状态。图7为图5所示电路处于1/2功率时的连接状态。图8显示了多速伺服系统中三相绕组两路线圈的另一种连接方式，其中各相绕组采用三角形连接，图8为高速时的电路连接状态。图9显示了多速伺服系统中具有四路线圈的绕组的一种连接方式，其中显示了高速时的电路连接状态。图10为图9所示电路处于低速时的连接状态。图11为图9所示电路处于中速时的连接状态。图12为图9所示电路处于1/4功率时的连接状态。图13是多速伺服系统一种示意性速度切换方法的流程示意图。标识说明 10 伺服电机 102传感器 110 电磁部件 112转子 124 定子 20 伺服控制装置 22控制器 23切换模块 24驱动器 30 速度切换装置 L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多速伺服系统，它包括一个伺服电机（10）和一个伺服控制装置（20），所述伺服电机（10）包括一个电磁部件（110），所述电磁部件（110）包括一个转子（112）和一个具有三相绕组的定子（124）；所述伺服控制装置（20）包括一个控制器（22）；其特征在于：所述定子（124）的各相所述绕组由复数路线圈连接而成；所述控制器（22）包括一个切换模块（23），所述切换模块（23）可以接收速度切换的指令并输出切换信号；所述伺服系统还包括一个速度切换装置（30），所述速度切换装置（30）包括连接各所述复数路绕圈的复数个二位的控制开关，所述速度切换装置（30）可以根据所述切换信号控制各所述控制开关的开关位置，以改变各相所述绕组中的所述复数路线圈的连接方式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：穆欣，李会栓，魏华，
申请(专利权)人：北京首科凯奇电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：