一种新能源电机转子温度遥测系统和方法与流程

1.本发明涉及汽车电气测量领域，具体涉及种新能源电机转子温度遥测技术。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速发展，车载电机产品的更新换代越来越快，永磁同步电机在设计和使用过程中，有许多需要测试的项目，其中反电动势的测试关系到永磁同步电机运行性能及控制器的设计工作，而转子温度的变化对反电势的大小有一定的影响，因此在永磁同步电机设计研发中，转子温度的采集测试被广泛采用。
3.由于电机在运行过程中，转子高速旋转，对温度实时数据的采集非常困难，且不易实现。现有的电机转子温度采集方法有两种，一种方法是在定子中或前后端盖嵌入非接触式红外温度传感器，传感器通过测量转子反射的红外辐射强度来计算出转子旋转表面的温度，然后将温度转换成数字信号传送给采集显示装置，这种采集方法导致采集温度数据有一定的滞后，且监测采集点少，采集范围小，最终得到温度数据不全面，不足以支撑转子温度变化与转子反电势关系的计算；另一种方法用光纤温度传感器通过光信号从转子向接收装置传送温度信号，这种方案成本高、安装测量不方便且应用产品较为单一。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术转子温度无法定点采集、采集点少、数据不准确的问题，本发明提出了一种新能源电机转子温度遥测系统及方法。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种新能源电机转子温度遥测系统，所述系统包括固定发射端、旋转接收端和信号接收采集处理端；所述固定发射端用于形成高频电磁场，并与所述旋转接收端形成电磁谐振耦合，所述旋转接收端用于采集若干热电偶传感器的温度信号，并传送至所述信号接收采集处理端，所述信号接收采集处理端用于控制所述固定发射端的启动与停止，还用于将接收的温度信号转换为实际温度，同时转换成台架采集系统可识别的电流信号，完成从控制到采集显示，实现被测电机的转子温度遥测。
7.优选地，所述固定发射端包括电源谐振控制模块电源发射线圈，所述电源谐振控制模块通过所述电源发射线圈形成高频电磁场，所述电源发射线圈为平面盘式耦合线圈。
8.优选地，所述旋转接收端包括电源接收线圈、集调压模块、多路温度采集模块和485无线发射模块，所述电源接收线圈为平面盘式耦合线圈，用于与所述固定发射端形成电磁谐振耦合，并将感应谐振频率传送到采集调压模块，通过调整将采集调压模块的输出电压控制在23.5v-26v，所述采集调压模块用于将输出电压供给所述多路温度采集模块和所述485无线发射模块，所述多路温度采集模块7用于将采集热电偶传感器的温度信号转换成基于modbus协议的通讯数据信号，传送到所述485无线发射模块，所述485无线发射模块用于将数据以高频方式透明传输到所述信号接收采集处理端。
9.优选地，所述信号接收采集处理端包括触摸屏、plc控制器和485无线接收模块，所
述触摸屏用于控制系统启动，所述485无线接收模块用于接收所述旋转接收端传输的数据，并与所述plc控制器基于modbus协议进行通讯，所述plc控制器用于控制所述固定发射端的启动与停止，以及将接收的温度信号转换为实际温度，同时转换成台架采集系统可识别的电流信号，完成从控制到采集显示。
10.优选地，所述被测电机包括电机前端轴承、电机转子、电机定子和电机后端轴承，所述若干热电偶传感器布置在所述电机转子表面。
11.优选地，所述旋转接收端还包括热电偶补偿线、电机轴向v型走线沟槽、电机后端通用型连接法兰、铝合金圆柱形壳体、走线孔、无线信号传输孔以及电源接收线圈固定盘；所述热电偶补偿线用于穿过电机轴向v型走线沟槽将第一热电偶传感器、第二热电偶传感器、
……
、第n热电偶传感器接入多路温度采集模块，所述电机后端通用型连接法兰一端与电机转子连接，另一端与所述合金圆柱形壳体连接，所述合金圆柱形壳体作为旋转接收端的外部保护罩，四周均匀分布有走线孔和无线信号传输孔，所述电源接收线圈固定盘设于所述合金圆柱形壳体后端，用于固定所述电源接收线圈。
12.优选地，所述信号接收采集处理端还包括电源发射线圈固定盘、高度可调支架和电气控制箱，所述高度可调支架用于调节所述电源发射线圈与电源接收线圈的相对位置，所述电气控制箱用于放置触摸屏显示器、plc控制器、电源谐振控制模块、电源发射线圈和485无线接收模块。
13.本发明还提供了一种新能源电机转子温度遥测方法，所述方法应用所述系统，包括以下步骤：
14.步骤一：在被测电机上布置若干热电偶传感器，并对应接入多路温度采集模块各通道，plc控制器模拟量输出通道接入台架采集系统，将220v电源接入电源谐振控制模块，点击触摸屏的启动按钮，设备启动，发送开始信号给plc控制器，上电plc控制器程序自复位一次；
15.步骤二：plc控制器接到开始信号后，plc控制器发输出信号控制电源谐振模块开始工作，电源谐振模块开始将频率振动信号发送到电源发射线圈，电源发射线圈产生电磁场；
16.步骤三：检测电源发射线圈与电源接收线圈位置是否合格，合格则进入下一步；
17.步骤四：旋转接收端开始工作，采集调压模块将接收到的交流电转换成直流24v同时传送到多路温度采集模块和485无线发射模块，多路温度采集模块将温度信号转换为modbus协议的信号进行转发；
18.步骤五：信号接收采集处理端执行信号处理以及温度显示；
19.步骤六：采集完毕，点击触摸屏的关闭按钮，系统将首先停止采集控制程序，并停止检测系统报警，并在10s后将电源谐振控制模块与220v电源断开。
20.优选地，所述步骤三进一步包括：
21.判断所述检测电源发射线圈与电源接收线圈的间距小于5cm，二者同轴线，同时plc控制器在ts＝300s内通过判断是否有数据接收，则合格；否则不合格，plc控制器将电源谐振模块与220v电源断开。
22.优选地，所述步骤五进一步包括：
23.信号接收采集处理端开始工作，485无线接收模块将接收到的数据传送到plc控制
器，通过将modbus协议的温度信号进行解析，转换为各通道实时温度信号，并通过ppi协议将数据传送到触摸屏显示器进行显示，同时通过plc控制器完成数字量到模拟量的转换，将4ma-20ma的模拟量传送给台架采集系统，实现台架采集系统对数据的实时采集。。
24.与现有技术相比，本发明解决了转子温度无法定点采集、采集点少、数据不准确的问题，具体有益效果为：
25.1.本发明通过热电偶传感器的布置，可接收温度采集点位多，固定发射端与旋转接收端只需目视对正就可完成调整，可接受间距范围宽，安装调试方便，数据转换与采集的同步性高，组成结构灵活，适用产品多，通用性高，可实现与试验台架无缝集成，可完成实时、同步采集多点转子温度。
26.2.本发明中的系统测量采集硬件成本低廉，本发明中的方法设有报警和保护措施，系统运行安全、可靠。
附图说明
27.图1为本发明提供的新能源电机转子温度遥测系统结构示意图；
28.图2为所述旋转接收端雨所述固定发射端电磁耦合示意图；
29.图3为本发明提供的新能源电机转子温度遥测系统机械结构示意图；
30.图4为本发明提供的新能源电机转子温度遥测方法流程示意图。
具体实施方式
31.为使本发明的技术方案更加清楚，下面将结合本发明的说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，以下实施例仅用于更好地理解本发明的技术方案，而不应理解为对本发明的限制。
32.实施例1.
33.一种新能源电机转子温度遥测系统，如图1所示，所述系统包括固定发射端、旋转接收端和信号接收采集处理端；所述固定发射端用于形成高频电磁场，并与所述旋转接收端形成电磁谐振耦合，所述旋转接收端用于采集若干热电偶传感器的温度信号，并传送至所述信号接收采集处理端，所述信号接收采集处理端用于控制所述固定发射端的启动与停止，还用于将接收的温度信号转换为实际温度，同时转换成台架采集系统可识别的电流信号，完成从控制到采集显示，实现被测电机的转子温度遥测。
34.本实施例通过热电偶传感器的布置可接收温度采集点位多，数据转换与采集的同步性高，可完成实时、同步采集多点转子温度。
35.实施例2.
36.本实施例为对实施例1的进一步举例说明，如图1所示，所述固定发射端包括电源谐振控制模块电源发射线圈，所述电源谐振控制模块通过所述电源发射线圈形成高频电磁场，所述电源发射线圈为平面盘式耦合线圈。
37.实施例3.
38.本实施例为对实施例1的进一步举例说明，如图1所示，所述旋转接收端包括电源接收线圈、集调压模块、多路温度采集模块和485无线发射模块，所述电源接收线圈为平面盘式耦合线圈，用于与所述固定发射端形成电磁谐振耦合，并将感应谐振频率传送到采集
调压模块，通过调整将采集调压模块的输出电压控制在23.5v-26v，所述采集调压模块用于将输出电压供给所述多路温度采集模块和所述485无线发射模块，所述多路温度采集模块7用于将采集热电偶传感器的温度信号转换成基于modbus协议的通讯数据信号，传送到所述485无线发射模块，所述485无线发射模块用于将数据以高频方式透明传输到所述信号接收采集处理端。
39.本实施例所述电源接收线圈为平面盘式耦合线圈，用于与所述固定发射端的平面盘式耦合线圈的电源发射线圈形成电磁谐振耦合，如如2所示，以实现信号的传递。
40.实施例4.
41.本实施例为对实施例2的进一步举例说明，如图1所示，所述信号接收采集处理端包括触摸屏、plc控制器和485无线接收模块，所述触摸屏用于控制系统启动，所述485无线接收模块用于接收所述旋转接收端传输的数据，并与所述plc控制器基于modbus协议进行通讯，所述plc控制器用于控制所述固定发射端的启动与停止，以及将接收的温度信号转换为实际温度，同时转换成台架采集系统可识别的电流信号，完成从控制到采集显示。
42.实施例5.
43.本实施例为对实施例1的进一步举例说明，如图3所示，所述被测电机包括电机前端轴承1、电机转子2、电机定子3和电机后端轴承4，所述若干热电偶传感器布置在所述电机转子2表面。
44.实施例6.
45.本实施例为对实施例3的进一步举例说明，如图3所示，所述旋转接收端还包括热电偶补偿线8、电机轴向v型走线沟槽9、电机后端通用型连接法兰10、铝合金圆柱形壳体11，走线孔12、无线信号传输孔13以及电源接收线圈固定盘14；所述热电偶补偿线8用于穿过电机轴向v型走线沟槽9将第一热电偶传感器5、第二热电偶传感器6、
……
、第n热电偶传感器7接入多路温度采集模块，所述电机后端通用型连接法兰10一端与电机转子2连接，另一端与所述合金圆柱形壳体11连接，所述合金圆柱形壳体11作为旋转接收端的外部保护罩，四周均匀分布有走线孔12和无线信号传输孔13，所述电源接收线圈固定盘14设于所述合金圆柱形壳体11后端，用于固定所述电源接收线圈。
46.本实施例中的系统测量采集硬件成本低廉，安装方便，通用性强。
47.实施例7.
48.本实施例为对实施例4的进一步举例说明，如图3所示，所述信号接收采集处理端还包括电源发射线圈固定盘15、高度可调支架16和电气控制箱17，所述高度可调支架用于调节所述电源发射线圈与电源接收线圈的相对位置，所述电气控制箱17用于放置触摸屏显示器、plc控制器、电源谐振控制模块、电源发射线圈和485无线接收模块。
49.实施例8.
50.本实施例提供了一种新能源电机转子温度遥测方法，所述方法应用实施例1-7中任一项所述系统，如图4所示，包括以下步骤：
51.步骤一：在被测电机上布置若干热电偶传感器，并对应接入多路温度采集模块各通道，plc控制器模拟量输出通道接入台架采集系统，将220v电源接入电源谐振控制模块，点击触摸屏的启动按钮，设备启动，发送开始信号给plc控制器，上电plc控制器程序自复位一次；
52.步骤二：plc控制器接到开始信号后，plc控制器发输出信号控制电源谐振模块开始工作，电源谐振模块开始将频率振动信号发送到电源发射线圈，电源发射线圈产生电磁场；
53.步骤三：检测电源发射线圈与电源接收线圈位置是否合格，合格则进入下一步；
54.步骤四：旋转接收端开始工作，采集调压模块将接收到的交流电转换成直流24v同时传送到多路温度采集模块和485无线发射模块，多路温度采集模块将温度信号转换为modbus协议的信号进行转发；
55.步骤五：信号接收采集处理端执行信号处理以及温度显示；
56.步骤六：采集完毕，点击触摸屏的关闭按钮，系统将首先停止采集控制程序，并停止检测系统报警，并在10s后将电源谐振控制模块与220v电源断开。
57.本实施例通过热电偶传感器的布置，可接收温度采集点位多，固定发射端与旋转接收端只需目视对正就可完成调整，可接受间距范围宽，安装调试方便，数据转换与采集的同步性高，组成结构灵活，适用产品多，通用性高，可实现与试验台架无缝集成，可完成实时、同步采集多点转子温度。设有报警和保护措施，系统运行安全、可靠。
58.实施例9.
59.本实施例为对实施例5的进一步举例说明，所述步骤三进一步包括：
60.判断所述检测电源发射线圈与电源接收线圈的间距小于5cm，二者同轴线，同时plc控制器在ts＝300s内通过判断是否有数据接收，则合格；否则不合格，plc控制器将电源谐振模块与220v电源断开。
61.实施例10.
62.本实施例为对实施例5的进一步举例说明，所述步骤五进一步包括：
63.信号接收采集处理端开始工作，485无线接收模块将接收到的数据传送到plc控制器，通过将modbus协议的温度信号进行解析，转换为各通道实时温度信号，并通过ppi协议将数据传送到触摸屏显示器进行显示，同时通过plc控制器完成数字量到模拟量的转换，将4ma-20ma的模拟量传送给台架采集系统，实现台架采集系统对数据的实时采集。