[发明专利]多基频多功率切换式电机及驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机驱动及控制系统，具体而言，涉及一种多基频多功率切换式电机及驱动系统。

背景技术

目前，数控机床主轴电机(包括电主轴、变频电机、永磁伺服电机)主要采用常规的基频(额定频率)是50Hz的电机，也有部分产品采用其他基准频率值的电机。对电主轴的要求主要为：

(1)足够的输出功率:数控机床的主轴要适应各种不同工件的加工，有轻载也有重载，但大部分重载是在低转速时进行，需要足够的扭矩和功率输出；

(2)一定调速范围：为保证数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质以及加工工艺，要求主轴电机具有足够的调速范围。

然而，现有数控机床主轴电机的调速范围比较窄，在极低频和极高频时不能正常工作，低速时扭矩小，高速时功率小，不能满足更高的使用要求。当满足低速大扭矩时，就不能满足高速大功率，当满足高速大功率时，就满足不了低速大扭矩。

在电动车上使用的电机同样存在低速时扭矩小，高速时功率小的问题，当满足启动及爬坡的低速(大扭矩)性能要求时，在高速行驶时由于功率不足而最大时速就达不到要求，当满足高速行驶的高速性能要求时，就不能满足启动及爬坡的低速(大扭矩)性能要求了。

发明内容

本发明就是为了解决现有数控机床主轴电机或电动车电机不能同时满足低速大扭矩，高速大功率要求的技术问题，提供了一种能够满足低速恒定大扭矩，高速大功率要求的多基频多功率切换式电机及驱动系统。

本发明的技术方案是，提供一种多基频多功率切换式电机及驱动系统，包括变频驱动系统、切换装置和电机，变频驱动系统用于驱动电机工作并进行变频调速，切换装置用于切换电机的工作模式。

优选地，切换装置为星角切换装置，电机为Y/Δ电机，变频驱动系统为变频器；星角切换装置包括角接开关和星接开关，Y/Δ电机上定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个尾端U2、V2、W2之间通过角接开关连接，Y/Δ电机上定子绕组的三个尾端U2、V2、W2与星接开关连接；变频器的电压输出端与Y/Δ电机的定子绕组的三个首端U1、V1、W1连接。

优选地，多基频多功率切换式电机及驱动系统还包括控制装置，控制装置用于控制切换装置和变频驱动系统动作。

优选地，控制装置为星角控制装置，星角控制装置包括变频器运行/停止按钮、工作模式选择按钮、继电器、第一接触器和第二接触器；继电器与工作模式选择按钮连接，变频器中的电源端子与继电器连接，变频器运行/停止按钮与变频器连接，角接开关连接于第一接触器和继电器之间，星接开关连接于第二接触器和继电器之间。

优选地，变频驱动系统为异步伺服驱动器或同步伺服驱动器，电机为异步电动机、异步伺服电机或同步伺服电机。

本发明还提供一种应用多基频多功率切换式电机及驱动系统的电机控制方法，Y/Δ电机为三相异步电动机，电机控制方法包括以下步骤：

第一步，将Y/Δ电机在角接状态下的电机参数0输入到变频器中，将Y/Δ电机在星接状态的电机参数1输入到变频器中；所述电机参数0包括U0,P0,I0,f0,n0；所述电机参数1包括U1,P1,I1,f1,n1；

第二步，设定变频器为V/F控制方式，然后上电运行；

第三步，数控机床工作时，根据加工工件的具体要求，当需要刀具低速运行时，让角接开关断开，让星接开关闭合导通，使Y/Δ电机处于星接状态，此时变频器调用电机参数1进行工作，并在0～f1Hz频率范围内进行调速，使Y/Δ电机在0～n1r/min转速范围内运行；

第四步，数控机床工作时，根据加工工件的具体要求，当需要刀具高速运行时，让角接开关闭合导通，让星接开关断开，使Y/Δ电机处于角接状态，此时使变频器调用电机参数0进行工作，并在f1～f0Hz频率范围内进行调速，使Y/Δ电机在n1～n0r/min转速范围内运行。

优选地，第三步中，变频器调用电机参数1进行工作，并在0～28Hz频率范围内进行调速，使Y/Δ电机在0～805r/min转速范围内运行；

第四步中，变频器调用电机参数0进行工作，并在28～50Hz频率范围内进行调速，使Y/Δ电机在805～1440r/min转速范围内运行。

优选地，Y/Δ电机的机座号是112，极数是4；定子铁心的外径是Φ175，36槽，定子铁芯长度为120mm；转子铁芯外径为Φ109.3，28槽，转子铁芯长度120mm；转子铁芯为铸铝鼠笼结构；定子绕组的绕组型式为单双层同心式；