[發明專利]多速伺服系統及速度切換方法

無效

• 申請號: 201110132959.7
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN102790564A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 穆欣;李會栓;魏華
• 申請（專利權）人: 北京首科凱奇電氣技術有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 北京漢德知識產權代理事務所(普通合伙) 11328
• 代理人: 汪愷;莊一方

技術領域

本發明涉及機電一體化的技術領域，特別是關于一種用于多速永磁同步電機的伺服系統，及多速永磁同步電機的速度切換方法。

背景技術

圖1顯示了現有伺服系統的一種結構，其中主要包括伺服電機80和伺服控制裝置90。伺服電機80包括電磁部件88，安裝該電磁部件的軸承86和支撐連接體84，以及用于檢測電機工作狀態的傳感器82。伺服控制裝置90包括控制器92和驅動器94。傳感器82將檢測到的電機速度、位置等信號輸入控制器92中，控制器92經驅動器94對伺服電機80的電磁部件88進行控制。

圖2伺服電機的局部剖視示意圖，伺服電機包括傳感器82、支撐連接體84、軸承86和電磁部件，電磁部件包括轉子881和定子882，定子882安裝在支撐連接體84上，轉子881安裝在軸承86上，傳感器82可以包括一個光數碼傳感器，通過感應轉子881的位置即可確定伺服電機80的轉速。

傳統伺服系統通過傳感器采集電機工作狀態信號來控制電機，雖然這種電機可以在很大的轉速范圍內使用，但其性能最優的轉速區間往往只是中間的一段。在低速時，電機往往無法提供足夠大的扭矩；而在高速時，由于受到反電勢的限制，最高轉速也受到了限制。因此這種伺服系統通常適合用于中速平穩的狀態。

一種現有的伺服系統可以實現低速大扭矩或高速小扭矩，但無法兼顧速度和扭矩的性能要求。另一種則是使用大功率的驅動系統，以滿足速度和扭矩的要求，但這種結構體積龐大，而且也造成了能源的浪費。

還有一種是采用機械的變速機構，通過改變齒輪速比來實現速度的調節，但這種結構體積龐大，傳動效率低。

發明內容

本發明旨在提供一種多速伺服系統，操作者可以根據伺服系統不同的使用工況，為伺服電機設定不同的速度，只需輸入指令信號即可實現速度的切換，而不必使用復雜的機械結構，體積小、結構簡單、且效率高。

本發明還旨在提供一種多速伺服系統的速度切換方法，該速度切換方法可以因改變繞組中各路線圈的連接方式而改變伺服電機速度的同時，改變與之相應的電機控制參數，確保各轉速下的伺服電機的最佳配置。

本發明提供了一種多速伺服系統，它包括一個伺服電機、一個伺服控制裝置和一個速度切換裝置。伺服電機包括一個電磁部件、該電磁部件包括一個轉子和一個具有三相繞組的定子，且定子的各相繞組由復數路線圈連接而成。伺服控制裝置包括一個控制器，控制器包括一個切換模塊，該切換模塊可以接收速度切換的指令并輸出切換信號。速度切換裝置包括連接復數路線圈的復數個二位的控制開關，該速度切換裝置可以根據切換信號控制各控制開關的開關位置，以改變各相繞組中的復數路線圈的連接方式。

在多速伺服系統中的切換模塊中，速度切換裝置可以根據切換信號控制控制開關的開關位置，實現各相繞組的所述復數路線圈的串聯連接，降低伺服電機的轉速；或速度切換裝置根據切換信號控制控制開關的開關位置，實現各相繞組的復數路線圈并聯連接，提高伺服電機的速度。

在多速伺服系統的示意性實施方式中，各相繞組可以是星形連接或三角形連接。

在多速伺服系統的示意性實施方式中，各相繞組中包括第一路線圈和第二路線圈，速度切換裝置包括第一控制開關和第二控制開關。第一路線圈的出線端連接至該相繞組的出線端，第一路線圈的進線端與第一控制開關相連，第一控制開關的第一開關位置連接該相繞組的進線端。第二路線圈的進線端連接至該相繞組的進線端，第二路線圈的出線端與第二控制開關相連，該第二控制開關的第二開關位置連接該相繞組的出線端。

在多速伺服系統的一種示意性實施方式中，各相繞組由第一路線圈和第二路線圈組成，速度切換裝置由第一控制開關和第二控制開關組成，第一路線圈的出線端連接至該相繞組的出線端，第一路線圈的進線端與第一控制開關相連，第一控制開關的第一開關位置連接該相繞組的進線端。第二路線圈的進線端連接至該相繞組的進線端，第二路線圈的出線端與第二控制開關相連，該第二控制開關的第二開關位置連接該相繞組的出線端。第一控制開關的第二開關位置連接至第二控制開關的第一開關位置。