[發明專利]多基頻多功率切換式電機及驅動系統

在審

• 申請號: 201711030956.6
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107749729A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 鄧觀貞;王準;姜世利
• 申請（專利權）人: 威海聚力微特電機有限公司
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04;H02P25/18
• 代理公司: 威海科星專利事務所37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明涉及一種電機驅動及控制系統，具體而言，涉及一種多基頻多功率切換式電機及驅動系統。

背景技術

目前，數控機床主軸電機(包括電主軸、變頻電機、永磁伺服電機)主要采用常規的基頻(額定頻率)是50Hz的電機，也有部分產品采用其他基準頻率值的電機。對電主軸的要求主要為：

(1)足夠的輸出功率:數控機床的主軸要適應各種不同工件的加工，有輕載也有重載，但大部分重載是在低轉速時進行，需要足夠的扭矩和功率輸出；

(2)一定調速范圍：為保證數控機床適用于各種不同的刀具、加工材質以及加工工藝，要求主軸電機具有足夠的調速范圍。

然而，現有數控機床主軸電機的調速范圍比較窄，在極低頻和極高頻時不能正常工作，低速時扭矩小，高速時功率小，不能滿足更高的使用要求。當滿足低速大扭矩時，就不能滿足高速大功率，當滿足高速大功率時，就滿足不了低速大扭矩。

在電動車上使用的電機同樣存在低速時扭矩小，高速時功率小的問題，當滿足啟動及爬坡的低速(大扭矩)性能要求時，在高速行駛時由于功率不足而最大時速就達不到要求，當滿足高速行駛的高速性能要求時，就不能滿足啟動及爬坡的低速(大扭矩)性能要求了。

發明內容

本發明就是為了解決現有數控機床主軸電機或電動車電機不能同時滿足低速大扭矩，高速大功率要求的技術問題，提供了一種能夠滿足低速恒定大扭矩，高速大功率要求的多基頻多功率切換式電機及驅動系統。

本發明的技術方案是，提供一種多基頻多功率切換式電機及驅動系統，包括變頻驅動系統、切換裝置和電機，變頻驅動系統用于驅動電機工作并進行變頻調速，切換裝置用于切換電機的工作模式。

優選地，切換裝置為星角切換裝置，電機為Y/Δ電機，變頻驅動系統為變頻器；星角切換裝置包括角接開關和星接開關，Y/Δ電機上定子繞組的三個首端U1、V1、W1和三個尾端U2、V2、W2之間通過角接開關連接，Y/Δ電機上定子繞組的三個尾端U2、V2、W2與星接開關連接；變頻器的電壓輸出端與Y/Δ電機的定子繞組的三個首端U1、V1、W1連接。

優選地，多基頻多功率切換式電機及驅動系統還包括控制裝置，控制裝置用于控制切換裝置和變頻驅動系統動作。

優選地，控制裝置為星角控制裝置，星角控制裝置包括變頻器運行/停止按鈕、工作模式選擇按鈕、繼電器、第一接觸器和第二接觸器；繼電器與工作模式選擇按鈕連接，變頻器中的電源端子與繼電器連接，變頻器運行/停止按鈕與變頻器連接，角接開關連接于第一接觸器和繼電器之間，星接開關連接于第二接觸器和繼電器之間。

優選地，變頻驅動系統為異步伺服驅動器或同步伺服驅動器，電機為異步電動機、異步伺服電機或同步伺服電機。

本發明還提供一種應用多基頻多功率切換式電機及驅動系統的電機控制方法，Y/Δ電機為三相異步電動機，電機控制方法包括以下步驟：

第一步，將Y/Δ電機在角接狀態下的電機參數0輸入到變頻器中，將Y/Δ電機在星接狀態的電機參數1輸入到變頻器中；所述電機參數0包括U0,P0,I0,f0,n0；所述電機參數1包括U1,P1,I1,f1,n1；

第二步，設定變頻器為V/F控制方式，然后上電運行；

第三步，數控機床工作時，根據加工工件的具體要求，當需要刀具低速運行時，讓角接開關斷開，讓星接開關閉合導通，使Y/Δ電機處于星接狀態，此時變頻器調用電機參數1進行工作，并在0～f1Hz頻率范圍內進行調速，使Y/Δ電機在0～n1r/min轉速范圍內運行；

第四步，數控機床工作時，根據加工工件的具體要求，當需要刀具高速運行時，讓角接開關閉合導通，讓星接開關斷開，使Y/Δ電機處于角接狀態，此時使變頻器調用電機參數0進行工作，并在f1～f0Hz頻率范圍內進行調速，使Y/Δ電機在n1～n0r/min轉速范圍內運行。

優選地，第三步中，變頻器調用電機參數1進行工作，并在0～28Hz頻率范圍內進行調速，使Y/Δ電機在0～805r/min轉速范圍內運行；

第四步中，變頻器調用電機參數0進行工作，并在28～50Hz頻率范圍內進行調速，使Y/Δ電機在805～1440r/min轉速范圍內運行。

優選地，Y/Δ電機的機座號是112，極數是4；定子鐵心的外徑是Φ175，36槽，定子鐵芯長度為120mm；轉子鐵芯外徑為Φ109.3，28槽，轉子鐵芯長度120mm；轉子鐵芯為鑄鋁鼠籠結構；定子繞組的繞組型式為單雙層同心式；