CN102420499A - 转子表面的实时测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转子表面的实时测量。具体而言，本发明公开了对转子(110)表面的实时测量。在一个方面，至少一个带有集成传感器(135)的射频识别(RFID)标签(130)放置在所述转子(110)上以便从所述转子(110)测量操作数据。RFID读取器(200)实时地读取由该至少一个带有集成传感器(135)的RFID标签(130)从转子(110)测量的操作数据。

Description

转子表面的实时测量
技术领域
本发明大体而言涉及电动旋转机械，并且更具体而言涉及从电动旋转机械的转子表面获得操作数据。
背景技术
对电动旋转机械(例如电动马达)造成损坏的主要原因之一是过热。在电动马达的情况下，过热可永久地破坏马达或者导致其使用寿命显著缩短。过热的一些原因包括过载、较差的功率情况、高的有效运行率、频繁停止和起动，以及环境问题。由于这些过热的原因，电动马达通常需要降额(de-rated)以便最大程度地增加使用寿命。为了防止电动马达的过热，需要限制马达的温度或者至少检测导致马达过热和最终故障的警告情况。但是，限制电动马达的温度和检测指示过热的条件的当前方案并不有效。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种用于监测转子表面的系统。在此实施例中，该系统包括至少一个带有集成传感器的射频识别(RFID)标签，其放置在转子上以便从转子测量操作数据。RFID读取器实时地读取由该至少一个带有集成传感器的RFID标签从转子测量的操作数据。
在本发明的另一方面，提供了一种用于监测电动旋转机械的转子表面的系统。在本发明的此方面，该系统包括至少一个带有集成传感器的射频识别(RFID)标签，其放置在转子的表面周围以便测量电动旋转机械的操作数据。RFID读取器实时地读取由该至少一个带有集成传感器的RFID标签在转子的表面上测量的操作数据。计算单元配置成用以从RFID读取器接收和处理所测量的操作数据。
在本发明的第三方面，公开了一种用于监测电动马达的转子表面的温度的系统。在本发明的此方面，该系统包括至少一个带有集成温度传感器的射频识别(RFID)标签，其放置在转子的表面上以便测量转子表面的温度。RFID读取器实时地读取由该至少一个带有集成传感器的RFID标签所测量的转子表面的温度测量。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的电动马达的示意性截面图，其具有置于转子表面上的至少一个带有集成传感器的射频识别(RFID)标签以便测量操作数据；以及
图2是示出根据本发明的一个实施例的带有集成传感器的RFID标签的示意图，该RFID标签置于电动马达的转子上并结合RFID读取器和计算单元使用。
项目清单
100  电动马达
105  定子
110  转子
115  绕组
120  轴
125  转子轴线
130  RFID标签
135  传感器
200  RFID读取器
210  计算单元
具体实施方式
本发明的各种实施例针对监测电动旋转机械(例如电动马达)的转子表面。在一个实施例中，至少一个带有集成的传感器的射频识别(RFID)标签放置于电动旋转机械的转子的表面上以测量该机械的操作数据。在一个实施例中，该至少一个带有集成传感器的RFID标签包括下列至少一项：温度传感器、振动传感器、速度传感器、运动传感器、压力传感器和其组合。RFID读取器实时地读取由该至少一个带有集成传感器的RFID标签在转子表面上所测量的操作数据。在一个实施例中，计算单元(例如主机计算机、控制器等)可从RFID读取器接收测量的操作数据，其可基于所测量的操作数据对转子执行远程监测和诊断，基于所测量的操作数据控制转子的操作，以及基于所测量的操作数据控制转子表面的温度。
本发明的各种实施例的技术效果包括通过使用从转子表面检测的操作数据来最大限度地增加电动旋转机械的使用寿命以便防止过热，或者检测指示由于过热引起的初始故障的情况。与本发明的各种实施例相关联的其它技术效果包括基于从转子表面检测的操作数据来控制电动旋转机械的操作以及监测和诊断该机械的问题。
尽管关于用于电动旋转机械(例如电动马达)的转子描述了本发明的各种实施例，但是，本发明并不限于仅用于电动马达。本领域技术人员应理解，本发明的各种实施例适合用于其它电动旋转机械。本发明的各种实施例适用的其它电动旋转机械的非详尽列表包括发电机或振荡器。
参看附图，图1是根据本发明的一个实施例的电动旋转机械100(例如电动马达或发电机)的示意性截面图。在下文中，电动旋转机械100将被称作电动马达，这仅仅是为了方便描述起见并且不意图限制本发明的实施例。在一个实施例中，电动马达100可为同步马达，但是，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的各种实施例的范围适合用于其它电动马达，例如直流(DC)马达或感应马达。如图1中所示，电动马达100包括包封转子110的定子105。绕转子110缠绕的绕组115配置成用以产生旋转的多极磁场。转子110包括轴120，轴120支承转子以用于相对于定子105绕转子轴线125旋转。
电动马达100还包括至少一个带集成传感器135的RFID标签130，其放置于转子110的表面上或附近以测量马达的操作数据。RFID标签130在被电驱动电路(未图示)激励时产生并发出电磁询问场(electromagnetic interrogation field)。RFID标签(其为公知的并且可在商业上得到)包括半导体芯片，其具有射频(RF)电路、逻辑和存储器以及天线。RFID标签130响应于编码的RF信号而作用。如果使RFID标签130定位在询问场中足够的时间，标签将变得受激并传送唯一编码的信号。在一个实施例中，该唯一编码的信号可用于识别电动马达100和转子110。与RFID标签130集成整体的传感器135可为任何类型的传感器，其可用于获得关于电动马达100的操作的信息。可与RFID标签130集成整体的可能传感器的非限制性列表包括温度传感器、振动传感器、速度传感器、运动传感器或压力传感器。在一个实施例中，带有集成传感器135的RFID标签130可包括上面确定的传感器的其中任一种的组合。如下文所解释的那样，来自传感器135的测量可用于控制电动马达100的操作。在一个实施例中，带有集成的传感器135的RFID标签130包括温度传感器(例如热电偶或电阻式温度检测器)，其配置成用以测量转子110的表面的温度。如下文所解释的那样，来自集成传感器的温度测量可用于控制转子110的表面的温度，并且因此防止电动马达100过热。带有集成温度传感器的RFID标签是本领域中公知的并且可在商业上得到。来自佛蒙特州Williston的MicroStrain的EMBEDSENSETM无线传感器是可使用的带有集成温度传感器的RFID标签的一个实例。
如图2中所示，RFID读取器200实时地读取由该至少一个带集成传感器的RFID标签130在转子110的表面所测量的操作数据。在一个实施例中，RFID读取器200位于距电动马达100(图1)较远的位置处。在另一实施例中，RFID读取器200可为终端盒内的电动马达100(图1)的部分，或者其可为联接至马达的计算机/控制器(未图示)的部分。在操作中，RFID读取器200通过对信号解调来检测和记录来自RFID标签130和集成传感器135的RF信号。RF信号的检测和记录可根据实际需要或要求来执行。
计算单元210配置成用以从RFID读取器200接收对于电动马达100(图1)和转子110而言唯一的测量操作数据和识别信息。计算单元210可被实现为主机计算机或控制器。计算单元210可位于电动马达(图1)附近或位于较远处。RFID读取器200可经由有线或无线连接从计算单元210传送信息。计算单元210可配置成用以基于所测量的操作参数来执行对电动马达100(图1)的远程监测和诊断。通过持续地监测电动马达100(图1)的操作数据，例如转子110的表面的温度，如果温度接近不可接受的水平，计算单元210可采取预防步骤，以便防止过热以及可导致可能故障的其它情况。另外，计算单元210可用于基于测量的操作数据来控制电动马达100(图1)的操作以便以预期方式执行。本领域技术人员应当理解，计算单元210可执行除了上文关于本发明的各种实施例描述的功能之外的其它处理功能。举例而言，计算单元210可基于除了温度测量之外的电流和电压测量来控制电动马达100(图1)的操作。
由计算单元210所执行的处理功能可以完全硬件的实施例、完全软件的实施例或者包含硬件元件和软件元件的实施例的形式而实现，其包括(但不限于)固件、常驻软件、微码等。此外，由计算单元210执行的处理功能可采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可从计算机可用或计算机可读的介质存取，计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或任何指令执行系统(例如处理单元)使用或者结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。出于该描述的目的，计算机可用介质或计算机可读介质可为可包含或存储供计算机、指令执行系统、设备或装置使用或结合其而使用的程序的任何计算机可读存储介质，或者可传送、传播或传输供计算机、指令执行系统、设备或装置使用或结合其而使用的程序的计算机可读传输介质。计算机可读介质可为电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或者传播介质。计算机可读介质的实例包括半导体或固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前实例包括紧致磁盘-只读存储器(CD-ROM)、紧致磁盘-读/写(CD-R/W)和数字化视频光盘(DVD)。
虽然结合本发明的优选实施例特别地示出和描述了本公开内容，但是应当理解，本领域技术人员将想到变型和修改。因此，应当理解，所附权利要求意图覆盖落在本公开的真实精神内的所有这样的修改和变化。

Claims (10)

1.一种用于监测转子(110)的表面的系统，包括：
至少一个带有集成传感器(135)的射频识别(RFID)标签(130)，所述射频识别(RFID)标签(130)放置在所述转子(110)上以便从所述转子测量操作数据；以及
RFID读取器(200)，所述RFID读取器(200)实时地读取由所述至少一个带有所述集成传感器(135)的RFID标签(130)从所述转子(110)测量的所述操作数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括计算单元(210)，所述计算单元(210)从所述RFID读取器(200)接收所述测量的操作数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述计算单元(210)基于所述测量的操作数据控制所述转子(110)的操作。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述计算单元(210)基于所述测量的操作数据控制所述转子(110)表面的温度。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个带有所述集成传感器(135)的RFID标签(130)包括下列至少一种：温度传感器、振动传感器、速度传感器、运动传感器、压力传感器和其组合。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个带有集成传感器(135)的RFID标签(130)唯一地识别所述转子(110)。
7.一种用于监测电动旋转机械(100)的转子(110)表面的系统，包括：
至少一个带有集成传感器(135)的射频识别(RFID)标签(130)，所述射频识别(RFID)标签(130)放置在所转子(110)的表面上以便测量所述电动旋转机械(100)的操作数据；
RFID读取器(200)，所述RFID读取器(200)实时地读取由所述至少一个带有所述集成传感器(135)的RFID标签(130)在所述转子(110)的表面上测量的所述操作数据；以及
计算单元(210)，所述计算单元(210)配置成用以从所述RFID读取器(200)接收所述测量的操作数据。
8.一种用于监测电动马达(100)的转子(110)表面的温度的系统，包括：
至少一个带有集成温度传感器(135)的射频识别(RFID)标签(130)，所述射频识别(RFID)标签(130)放置在所述转子(110)的表面上以便测量所述转子(110)的表面的温度；以及
RFID读取器(200)，所述RFID读取器(200)实时地读取由所述至少一个带有所述集成传感器(135)的RFID标签(130)所测量的所述转子(110)的表面的温度测量。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括计算单元(210)，所述计算单元(210)配置成用以从所述RFID读取器(200)接收所述温度测量。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述计算单元(210)配置成用以执行下列至少一项：基于所述温度测量远程监测和诊断所述电动马达(100)，以及基于所述温度测量控制所述电动马达(100)的操作。
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