一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置的制作方法

本发明涉及一种温度测量装置，具体是一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置。

背景技术：

永磁同步电动机功率因数高，效率高，在许多场合逐步取代交流异步电机。目前少数发达国家开始使用永磁同步牵引电机作为高速铁路的动力源。南车株洲电力机车研究所有限公司也攻破了这一难题，并在长沙地铁一号线成功交付使用。为避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部永磁体，永磁电机采用全封闭结构。由于轨道交通中使用的永磁牵引电机功率通常为500KW以上，发热量大，电机转子内的永磁材料在高温等恶劣条件下，可能发生失磁的可能。一旦列车在高速运行时发生失磁，将会失去再生制动的能力，制动距离可能长达近百公里。控温是永磁同步牵引电机使用上的瓶颈。大多数永磁电机的转子部分主要由永磁体、转子铁芯、转子压圈、散热筋组成，不含线圈；定子部分主要有定子绕组、定子铁芯，不含永磁体。目前，极少有对运行中的永磁同步电动机内转子温度测量的设备。有其他专利申请者提出在电机内布置红外线测温仪，但电机内属于强电磁干扰环境，特别对于大功率的牵引电机，电子电路可能会无法工作，电机内的空间狭小也为安转传感器带来了难题。

技术实现要素：

针对上述永磁同步牵引电机使用上遇到的瓶颈，本发明提供一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置，

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置，包括多个光纤探头、与光纤探头一一对应的红外线温度传感器以及分析处理模块，

所述光纤探头埋在电动机定子线槽内，光纤探头的轴线方向与电机转子的径向相同，各个光纤探头分别通过光纤连接至对应的红外线温度传感器，红外线温度传感器再连接至分析处理模块。

所述各个光纤探头沿电机的轴向等距离安装，并且各个光纤探头在周向上也均匀分布。

与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：

本发明通过在永磁同步电动机内部采集转子自身发出的红外线，判断和分析电机内转子的温度场，以方便对永磁同步电机温度场的研究，确保电机在安全状态下发挥最高的使用效率。

附图说明

图1为本发明所述电动机转子温度测量装置结构原理框图。

图2为永磁同步电机的内部结构图。

图3为光纤探头轴向安装位置示意图。

图4为光纤探头周向安装位置示意图。

图中，1、光纤探头，2、定子线槽，3、散热风扇，4、定子铁芯，5、定子绕组，6、转子，7、转轴，8、机座。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置，包括多个光纤探头1、与光纤探头一一对应的红外线温度传感器以及分析处理模块，

所述光纤探头1埋在电动机定子线槽2内，光纤探头1的轴线方向与电机转子的径向相同，各个光纤探头分别通过光纤连接至对应的红外线温度传感器，红外线温度传感器再连接至分析处理模块。

所述各个光纤探头沿电机的轴向等距离安装，并且各个光纤探头在周向上也均匀分布。

实施例2

假设一台9槽8极三相永磁同步电机，转子长度为500mm，直径400mm，相邻线槽夹角为40度。本实施例用9个探头和9个红外线温度传感器监控该电机转子的温度场分布。

探头的分布位置如附图3和附图4所示，探头安装在电机定子线槽内，光纤探头从电机的一端起，沿轴线方向每隔80mm安转一个，两端都安装，且相邻两个探头在周向上沿同一方向相距40度。

电机定子转动时，光纤探头采集定子表面发出的红外线，通过光纤传输。光纤与电机的绕组线圈一同埋在线槽内，并最终到达电机外的9个红外线温度传感器。红外线传感器按照设定的采样频率对电机内的温度进行测量。采样频率需与电机的转速错开。如电机的转速为3000转每分钟，即50转每秒，则采样频率不能是50hz，建议设为为48hz或者52hz。

将采集到的温度场数值输入到处理模块进行处理，用有限的数值拟合为连续的温度场分布，以判定永磁体是否有失磁的风险。

工作原理：

在永磁同步电动机的定子内沿轴线方向均匀布置多个光纤探头，光纤探头的轴线沿转子的径向。光纤探头将收到的转子表面发出的红外线通过光纤传输到电机外部的红外线温度传感器中，红外线温度传感器将其转换为电信号，进入分析模块进行整理和分析，分析结果可用于研究或作为反馈信号指导电机的控制。

光纤探头引出的光纤与电机定子线圈一同埋在定子的线槽中，穿过电机外壳的穿线孔到达电机外部。多根光纤集成光纤束后进入电动机外部的处理模块，每一根光纤分别对应接到一个红外线温度传感器中，红外线温度传感器将接收到的红外线信号转换为电信号，传送到分析模块中进行分析和处理。

通过有限个传感器拟合温度场在电机轴线方向上的连续分布，其拟合精度与传感器的个数相关。由于电机转子由金属材料制成，导热性好，温度场的变化梯度小，故认为只需在轴线方向上布置几个即可满足精度要求。电机工作过程中，转子绕轴线旋转。在转子旋转一周的过程中，单个传感器完成转子外表面某一圆周的温度测量。利用多个测得的圆周上的温度值，通过插值计算得到整个转子外表面的温度场。

由于探头具有一定的体积，故不同探头除了在沿电机轴线方向上等距分布外，还沿着电机的周向方向上错开一定的角度，以降低布置探头对电机定子线圈的影响。