一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機控制與檢測技術領域，具體涉及一種非接觸式電機轉(zhuǎn)子溫度在線檢測技術。
【背景技術】
[0002]電機的溫度對電機的工作有著至關重要的影響，電機溫升過高輕則造成絕緣加速老化，影響運行壽命，重則造成繞組燒毀，永磁體退磁，電機直接損壞。
[0003]因此，近年來針對電機保護目的的溫度檢測技術得到越來越廣泛的應用，尤其是較易實現(xiàn)的定子測溫技術。然而由于電機工作時轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，溫度測試有一定的技術難度，目前廣泛使用的轉(zhuǎn)子溫度測量技術主要有接觸式和非接觸式兩種。
[0004]接觸式主要采用滑環(huán)、碳刷進行溫度傳感器的信號輸出，或者是通過熱致形變材料的變形改變接觸部位來辨別溫度變化，這些方法結(jié)構復雜，工藝要求高，且需要定期維護，成本較高。
[0005]非接觸式主要有調(diào)頻方式和紅外線方式等，調(diào)頻方式易受電磁干擾，紅外方式成本過高。
[0006]因此，如何開發(fā)一種結(jié)構簡單、成本低、可靠性高的轉(zhuǎn)子溫度檢測方案成為一個迫切需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有電機轉(zhuǎn)子溫度在線檢測技術所存在的問題，本發(fā)明的目的如下:
[0008]目的1:提供一種可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子溫度的非接觸式在線測量的電機轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置；
[0009]目的2:基于上述的電機轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，提供一種非接觸式的電機轉(zhuǎn)子溫度檢測方法。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0011 ]針對目的I提供的方案為:一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，其包括[0012I 一熱敏元件，固定于電機轉(zhuǎn)子上；
[0013]—旋轉(zhuǎn)型變壓器，含有定子和轉(zhuǎn)子兩部分，并分別置有定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈，所述旋轉(zhuǎn)型變壓器的轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，轉(zhuǎn)子線圈與所述熱敏元件相連并為其供電，定子線圈由外部供電。
[0014]優(yōu)選的，所述熱敏元件固定并靠近電機轉(zhuǎn)子線圈或永磁體。
[0015]優(yōu)選的，所述熱敏元件為阻抗敏感型熱敏元件。
[0016]優(yōu)選的，所述阻抗敏感型熱敏元件為熱敏電阻、熱敏二極管、熱電偶中的一種或者其與定值電阻的串并聯(lián)組合。
[0017]針對目的2提供的方案為:一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測方法，該檢測方法通過旋轉(zhuǎn)型變壓器來獲取識別設置在電機轉(zhuǎn)子上的熱敏元件的阻抗變化，并據(jù)此獲取轉(zhuǎn)子溫度。
[0018]優(yōu)選的，所述熱敏元件阻抗的變化通過旋轉(zhuǎn)型變壓器的定轉(zhuǎn)子耦合進行傳遞。
[0019]優(yōu)選的，所述檢測方法通過在旋轉(zhuǎn)型變壓器的定子線圈中通以一定頻率和幅值的交流電壓或電流，同時測量定子繞組的電流或電壓幅值，再通過阻抗變換關系，識別熱敏元件的阻抗，最后根據(jù)熱敏元件的溫度阻抗特性，進而獲取轉(zhuǎn)子溫度。
[0020]本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置及方法使用低成本的無源的熱敏感溫元件及繞線型式的旋轉(zhuǎn)型變壓器轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，結(jié)構簡單，耐機械沖擊性好，可靠性高；熱敏元件阻抗的變化通過旋轉(zhuǎn)型變壓器的定轉(zhuǎn)子耦合進行傳遞，無機械接觸，無磨損，無需維護，可實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子溫度的實時在線監(jiān)測；同時變壓器耦合置于電機外部，不受電機磁場影響，抗干擾性強。
【附圖說明】
[0021]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明。
[0022]圖1為本發(fā)明實施例中提供的非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0024]參見圖1，其所示為本實施例提供的非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置的結(jié)構示意圖。由圖可知，該溫度檢測裝置主要包括一熱敏元件100和一旋轉(zhuǎn)型變壓器200兩部分。
[0025]其中，熱敏元件100，其固定于永磁同步電機300的轉(zhuǎn)子301上，用于通過溫度阻抗特性來反映轉(zhuǎn)子301的溫度。
[0026]該熱敏元件100采用阻抗敏感型熱敏元件，具體為一負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)，其固定并緊靠在永磁同步電機轉(zhuǎn)子301—端的永磁體旁邊，自身嵌入轉(zhuǎn)子上預留的安裝槽內(nèi)，并使用粘合劑固定，其兩端引出線101通過軸上開槽引出到軸端。
[0027]對于該阻抗敏感型熱敏元件還可為熱敏二極管、熱電偶，或為熱敏電阻、熱敏二極管、熱電偶與定值電阻的串并聯(lián)組合。
[0028]檢測裝置中的旋轉(zhuǎn)型變壓器200，其與永磁同步電機300轉(zhuǎn)子同軸安裝，并與熱敏元件100相連且為其供電，由此來獲取識別設置在電機轉(zhuǎn)子上的熱敏元件的100阻抗變化，并據(jù)此獲取轉(zhuǎn)子溫度。
[0029]該旋轉(zhuǎn)型變壓器200具體為一具有獨立結(jié)構的部件，含有定子201和轉(zhuǎn)子202兩部分，其內(nèi)分別設置有定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈。該旋轉(zhuǎn)型變壓器200的轉(zhuǎn)子202與電機轉(zhuǎn)子301同軸安裝，其轉(zhuǎn)子線圈與NTC的軸端引出線101相連并為NTC供電。
[0030]而該旋轉(zhuǎn)型變壓器200的定子201固定于電機定子302上，其定子線圈上于定子201設有定子線圈引出線203，用于連接外部電路，由外部電路供電。
[0031]再者，該旋轉(zhuǎn)型變壓器200的定、轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)分別為Ns、Nr，且裝配完成后使得定子和轉(zhuǎn)子線圈同心旋轉(zhuǎn)，同時確保軸向磁場親合配合最佳。
[0032]基于上述方案構成的溫度檢測裝置，在組成結(jié)構上，其使用低成本的無源的熱敏感溫元件及繞線型式的旋轉(zhuǎn)型變壓器轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，結(jié)構簡單，耐機械沖擊性好，可靠性高。
[0033]同時，在溫度檢測裝置，在性能上，其通過旋轉(zhuǎn)型變壓器的定轉(zhuǎn)子耦合進行傳遞熱敏元件阻抗的變化，進而根據(jù)熱敏元件的溫度阻抗特性獲取轉(zhuǎn)子溫度，整個檢測過程無機械接觸，無磨損，無需維護；同時變壓器耦合置于電機外部，不受電機磁場影響，抗干擾性強。
[0034]由此，利用本溫度檢測裝置可實現(xiàn)高精度、高可靠性的非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測。具體的檢測過程如下:
[0035]首先，通過外部電路，在旋轉(zhuǎn)型變壓器的定子線圈中通一固定頻率和幅值的交流電壓Vs，同時測量旋轉(zhuǎn)型變壓器的定子繞組的電流幅值Is;再根據(jù)變壓器阻抗變換關系，計算得到NTC的阻抗;最后根據(jù)NTC的溫度阻抗特性，進而獲取轉(zhuǎn)子溫度。
[0036]具體的，NTC的阻值是溫度t的函數(shù)，記為RNTC(t)，由變壓器阻抗變換原理可得:
[0037]RNTc(t) = (Nr/Ns) '2 X (Vs/Is)
[0038]因此，通過觀測定子繞組的電壓、電流，通過上述公式就可以計算得到RNTC(t)的值，通過NTC的溫度特性曲線，查表或計算得出NTC附近的轉(zhuǎn)子溫度t。
[0039]整個檢測過程簡單快捷，實時性強，不受電機內(nèi)部磁場影響，可靠性高，檢測精度尚O
[0040]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括 一熱敏元件，固定于電機轉(zhuǎn)子上； 一旋轉(zhuǎn)型變壓器，含有定子和轉(zhuǎn)子兩部分，并分別置有定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈，所述旋轉(zhuǎn)型變壓器的轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，轉(zhuǎn)子線圈與所述熱敏元件相連并為其供電，定子線圈由外部供電。2.根據(jù)權利要求1所述的一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，其特征在于，所述熱敏元件固定并靠近電機轉(zhuǎn)子線圈或永磁體。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，其特征在于，所述熱敏元件為阻抗敏感型熱敏元件。4.根據(jù)權利要求3所述的一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置，其特征在于，所述阻抗敏感型熱敏元件為熱敏電阻、熱敏二極管、熱電偶中的一種或者其與定值電阻的串并聯(lián)組合。5.一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測方法，其特征在于，所述檢測方法通過旋轉(zhuǎn)型變壓器來獲取識別設置在電機轉(zhuǎn)子上的熱敏元件的阻抗變化，并據(jù)此獲取轉(zhuǎn)子溫度。6.根據(jù)權利要求5所述的一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測方法，其特征在于，所述熱敏元件阻抗的變化通過旋轉(zhuǎn)型變壓器的定轉(zhuǎn)子耦合進行傳遞。7.根據(jù)權利要求5或6所述的一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測方法，其特征在于，所述檢測方法通過在旋轉(zhuǎn)型變壓器的定子線圈中通以一定頻率和幅值的交流電壓或電流，同時測量定子繞組的電流或電壓幅值，再通過阻抗變換關系，識別熱敏元件的阻抗，最后根據(jù)熱敏元件的溫度阻抗特性，進而獲取轉(zhuǎn)子溫度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置及方法，涉及電機控制與檢測技術領域。其的檢測裝置包括：一熱敏元件，固定電機轉(zhuǎn)子上；一旋轉(zhuǎn)型變壓器，含有定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其內(nèi)分別置有定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈，其轉(zhuǎn)子與電機轉(zhuǎn)子同軸安裝，其轉(zhuǎn)子線圈與該熱敏元件相連并為其供電，其定子固定于電機定子，其定子線圈由外部電路供電。據(jù)此的轉(zhuǎn)子溫度檢測方法：通過旋轉(zhuǎn)型變壓器來獲取識別設置在電機轉(zhuǎn)子上的熱敏元件的阻抗變化，并據(jù)此獲取轉(zhuǎn)子溫度。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子溫度檢測裝置和方法可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子溫度的非接觸式在線測量，具有結(jié)構簡單，實時性強，不受電機內(nèi)部磁場影響，可靠性高的優(yōu)點。
【IPC分類】G01K7/00, H02K11/25
【公開號】CN105515285
【申請?zhí)枴緾N201610018677
【發(fā)明人】劉春龍, 黃洪劍
【申請人】上海吉億電機有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月12日