数控机床永磁伺服电机绕组串并联换接性能实验研究

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．10．016数控机床永磁伺服电机绕组串并联换接性能实验研究包西平(徐州工业职业技术学院机电工程技术学院，江苏徐州221140)摘要：为提高数控机床永磁同步电机调速比，提出了绕组串并联换接的方案。阐述了绕组串并联换接的实现方法，对串并联换接造成电机参数和运行性能的变化进行了理论分析。搭建了实验平台，对绕组串联、并联及串并联换接电机在电流、电压、转矩等方面进行实验和分析。通过实验可知，在工艺条件许可的情况下绕组串并联换接是扩展运行范围的有效方法之一。关键词：永磁同步电机；绕组串

2、并联换接；切换点；实验中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)10—0059—05PerformanceStudyThroughWindingSeries—ParallelSwitchingofPermanentMagnetSynchronousMotorBAOXi—ping(XuzhouIndustrialandVocationalTechnologyInstitute，MachineryandElectricityEngineeringInstitute，Xuzhou221140，China)Abst

3、ract：InordertogreatlyimprovethespeedratioofpermanentmagnetsynchronousmotorofNCmachinetool，itwasproposedtowindingseries—parallelexchangeschemeinthispaper．Thispaperdiscussedtherealizationmethodofwindingseries—parallelswitchingofpermanentmagnetsynchronousmotor．Itwasanalyzedth

4、atseries-parallelswitchingcausesthechangeofmotorparametersandperformanceintheory．Theexperimentalplatformwassetup．Theexperimentandanalysisincurrent，voltage，torque，etc，wasrealizedforwindingsofseries，parallel，series-parallelswitchingmotors．Theexperimentshowedthatunderthecondi

5、tionoftheprocesspermit，thewindingseries-parallelswitchingisoneoftheeffectivemethodstoextendtheoperatingrange．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；windingseries—parallelswitching；switchingpoint；experiment0引言程度上提高电机的输出转矩，但其性能的提高，数控机床高性能永磁同步伺服电机(HighPer-特别是高速运行时转矩输出能力的提高受

6、电机凸formancePMSM)因能够实现高速、高精度、高稳极率及弱磁率的限制，转子结构未经特殊设计的定度、快速响应、高效节能的运动控制而在数控永磁同步电机其“弱磁扩速”效果是非常有限伺服传动系统中得到了广泛的应用。在数控机床的。中永磁同步伺服电机的运行工况却非常复杂，既随着新型电流控制算法的涌现、新材料的应有可能在低速区域运行，也有可能在高速区域运用以及转子结构的改进，永磁同步伺服电机控制行。伺服电机在低速区域运行对转矩波动非常敏性能可得到进一步的提高。但如何在当前技术条感，降低转矩波动、提高运行的平稳性是低速运件下，将永磁同步伺服电机调

7、速比大幅度提高，行的基本要求。而对于伺服电机高速运行，如何特别是提高高速运行时的输出转矩，满足高精度提高永磁同步伺服电机高速运行的输出转矩，是数控机床高性能永磁同步伺服系统的要求，是更高速运行的重要要求。加迫切的问题[41。本文提出采用定子绕组换接的方采用合适的电流控制方法r一，也可以在一定法解决这一难题，只要稍微改进电机和驱动系收稿日期：2014—04—08匿盈l研究与开发统，在现有条件下就可以大幅度提高数控机床永件采用IGBT(保护电路未画出)，串联运行时每磁同步伺服系统的性能。相的K。、K3断开，K：闭合；并联运行时K、K1闭1定子绕

8、组串并联换接的实现合，K断开。并联和串联状态之间需要加入一个要实现永磁同步电机定子绕组的串并联换死区以避免短路。接，须将电机每相设计成两套完全相同的绕组，永磁同步电机绕组串并联换