一种测量电机转子温度的装置及方法

本发明属于实验设备技术领域，更具体的说是涉及一种测量电机转子温度的装置及方法。

背景技术：

温度过高严重威胁绝缘寿命以及电机的运行效率，同时还会引起电机关键部件的热应变。随着电机温度的升高，绝缘材料的介电性能也随之降低，同时在热应力的作用下产生热变形和热磨损，造成绝缘材料的破坏，最终引起严重的电气故障。温度过高还会导致绕组电阻变大，影响定转子的磁能，整个电机系统的阻抗增大，降低电机的运行效率。电机转子还随着温度的升高而产生热变形，如转子挠度的增大。而转子变形导致振动等机械故障，危害发电机的寿命。因此，对发电机转子等关键部件的温度测量是非常必要的。

目前，传感器可分为两类：接触式和非接触式。电机为复杂的电磁系统，周围有较强的交变电磁场。若用非接触式的传感器进行转子测温，传感器的数据传输为无线传输。而电磁场对传输的信号产生严重的干扰，导致测量的无效性。在电机的运行状态下，转子发生旋转，利用接触式传感器采用传统的测量方法测量时，导线、采集装置等为固定装置，无法有效测量。

因此，如何提供一种测量电机转子温度的装置及方法来实现接触式传感器的温度测量，得到转子温度，是本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种测量电机转子温度的装置及方法，实现了接触式传感器的温度测量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量电机转子温度的装置，包括机座，转子，同步装置和测量装置，所述转子设置在机座内部，所述测量装置包括传感器和计算机，所述传感器固定在转子上，所述计算机通过同步装置与传感器电连接。

优选的，所述同步装置包括，双面滑环，双弧形碳刷和三角固定架，所述双弧形碳刷设置与双面滑环的环槽内部，所述双面滑环底部设置有铜环，所述转子的输出端为转轴，所述双面滑环套接在转轴上，所述双面滑环设置有导线孔，所述三角固定架一端与双弧形碳刷固定连接，另一端与机座固定连接。

优选的，所述双弧形碳刷的中间部分为非导电材料，所述三角固定架一端与双弧形碳刷的中间部分固定连接，另一端与机座内壁固定连接，所述三角固定架的横截面在靠近双弧形碳刷一端为圆形，在靠近机座内壁一端为矩形。

优选的，还包括线轨，所述传感器通过线轨与双面滑环连接，所述线轨为y型线轨，包括干线轨和分支线轨，所述干线轨设置于传感器端，所述分支线轨设置于双面滑环端，所述分支线轨分别与双面滑环的内环与外环连接。

优选的，所述测量装置还包括采集卡，所述双弧形碳刷远离转子端设有接线口，所述双弧形碳刷通过接线口与采集卡连接，所述采集卡将模拟量信号转化成数字量信号传递给计算机。

优选的，所述传感器设有圆柱形出线口，所述圆柱形出线口与干线轨端嵌入连接。

优选的，双弧形碳刷与三脚架之间的配合为过盈配合，双弧形碳刷表面为铜制材料。

优选的，所述分支线轨通过两个磁吸座和双面滑环固定，所述干线轨和分支线轨还根据电机的尺寸和外形进行伸缩和扭转。

优选的，所述转子的转轴两端均连接轴承，所述轴承通过轴承座固定在垫块上，所述垫块与机座底部通过固定螺丝固定在地板上。

优选的，所述传感器为温度传感器。

一种测量电机转子温度的测量方法，步骤为：

s1：在电机转子上固定套接双面滑环，双面滑环里设置双弧形碳刷，双弧形碳刷与双面滑环相对转动时，接触良好且受力均匀，使电机通电状态下，电路持续导通；

s2：将测量装置固定在转子上，通过同步装置与双面滑环电连接；

s3：运行电机，传感器将随温度变化产生的电信号传输到计算机中，根据电信号以及传感器的灵敏度可得转子温度。

本发明的有益效果：本发明通过同步装置实现了旋转式机械的接触式传感器测量，避免了无线传输中的电磁场的干扰；本发明通过y型线轨防止了导线因为旋转而产生的离心力而发生的破坏，大大提高了装置的安全性与稳定性，最后通过采集卡将数据采集并通过计算机处理得出转子温度数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是轴承及其固定结构示意图；

图3是轴承及其固定结构侧视图；

图4是双弧形碳刷结构示意图；

图5是三角固定架结构示意图；

图6是双面滑环结构示意图；

图7是双面滑环底部结构示意图；

图8是线轨结构示意图；

图9是传感器结构示意图；

图10是三角架与双面滑环连接仰视图；

图11是三角架与双面滑环连接俯视图；

图12是双面滑环与双弧形碳刷连接示意图；

图13是双面滑环与双弧形碳刷连接部分a-a剖面图。

其中，1-转轴、2-轴承、3-轴承座、4-双弧形碳刷、41-接线口、5-三角固定架、6-垫块、7-双面滑环、71-导线孔、8-线轨、9-转子、10-传感器、11-机座、12-固定螺钉、13-计算机、14-采集卡。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-图13，一种测量电机转子温度的装置，包括机座11，转子9，同步装置和测量装置，测量装置包括，传感器10和计算机13，传感器10固定在转子9上与转子9同步转动，计算机13通过同步装置与传感器10电连接。

在另一实施例中，同步装置包括双面滑环7、双弧形碳刷4和三角固定架5，双弧形碳刷4设置于双面滑环7的环槽内部也就是内环环壁与外环环壁之间，双面滑环7底部设置用于接线的铜环，转子9的输出端为转轴1，所述双面滑环7以过盈配合的方式固定在转轴1上，双面滑环7上设置有导线孔71，导线通过导线孔71与底部的铜环连接；三角固定架5一端与双弧形碳刷4固定连接，另一端与机座11固定连接，三角固定架5用于将双弧形碳刷4固定。

双面滑环7的滑槽内表面由铜材料制成，靠近转子9侧的环槽底部开有导线孔，双面滑环7和转轴1之间无相对滑动，同步转动。双弧形碳刷4安装在滑槽内，其上下弧面和滑槽两个内表面贴合，可在较小的摩擦力作用下滑动，双弧形碳刷4中间部分为非导电性材料，其远离转子9侧开有导线孔71。

在另一实施例中，双弧形碳刷4的中间部分为非导电材料，三角固定架5一端与双弧形碳刷4的中间部分固定连接，另一端与机座11内壁固定连接；所述三角固定架5的横截面在靠近双弧形碳刷4一端为圆形，在靠近机座11内壁一端为矩形。

其中，三角固定架5包括两个条形支架和一个连接支架，条形支架的横截面形状根据其位置而发生改变，在靠近双弧形碳刷4一端为圆形截面，在靠近机座11内壁一端为矩形截面，条形支架的矩形截面端设有螺孔，并通过螺栓固定在机座11上，两条条形支架的圆形截面端连接，并固定在双弧形碳刷4的中间部分，两个条形架的中间部分通过连接支架连接，连接支架用于支撑两个条形支架，形成三角形结构。

在另一实施例中，传感器10通过粘合剂粘贴在转子9表面，线轨8一端与传感器10固定连接，另一端与双面滑环7固定连接，线轨8为y型线轨，包括干线轨和分支线轨，干线轨与传感器10端连接，分支线轨分别与双面滑环7的内环与外环连接；线轨8可以防止导线因为旋转而产生的离心力而发生的破坏，使装置的有效性得以保证。

在另一实施例中，双弧形碳刷4远离转子9的一端设有接线口41，双弧形碳刷4通过接线口41与采集卡14连接，采集卡14将模拟量信号转化成数字量信号传递给计算机13。

在另一实施例中，传感器10设有圆柱形出线口101，圆柱形出线口101与干线轨端嵌入连接。

在另一实施例中，双弧形碳刷4与三脚固定架5之间的配合为过盈配合，双弧形碳刷4表面为铜制材料。

在另一实施例中，转轴1两端均连接轴承2，轴承2通过轴承座4固定在垫块6上，垫块6与机座11底部通过固定螺丝12固定在地板上。

在另一实施例中，分支线轨通过两个磁吸座和双面滑环7固定，线轨8还根据电机的尺寸和外形进行伸缩和扭转。

在另一实施例中，电机包括发电机或电动机。

一种测量电机转子温度的测量方法，步骤为：

s1：在电机的转子9上固定套接双面滑环7，双面滑环7里设置双弧形碳刷4，双弧形碳刷4与双面滑环7相对转动时，接触良好且受力均匀，使电机通电状态下，电信号持续导通；

s2：将测量装置固定在转子9上，通过同步装置与双面滑环7电连接；

s3：运行电机，传感器10将随温度变化产生的电信号传输到计算机13中，根据电信号以及传感器10的灵敏度可得转子温度。

在另一实施例中，通过连续采样，得到转子温度随时间的变化关系。

本发明的工作原理：

对于发电机，当电机运行后，由外部的汽轮机拖动发电机转子9发生转动；对于电动机，当电机运行后，定子绕组通入三相交流电，在转子9周围产生旋转的变化磁场，转子9在变化的磁场中受到力的用作发生转动。传感器10、线轨8、导线、双面滑环7跟随转子9同步转动，双弧形碳刷4、三角固定架5受机座11的牵引力固定不动，双弧形碳刷4与双面滑环7电连接，传感器10根据转子温度变化产生电信号，通过导线传递到双面滑环7上，双弧形碳刷4在双面滑环7内转动，二者相互接触且共同维持电信号导通，传感器10产生的电信号最终通过双弧形碳刷4被采集卡14采集，采集卡14将模拟信号转化成数字信号传递给计算机13，计算机13中显示转子9温度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。