CN103001399A - 一种自测转子温度的交流电机 - Google Patents

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邓先明
谭国俊
陈治国
甄文欢
郭其锋
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Abstract

一种自测转子温度的交流电机，适用于工矿企业中使用。包括定子、转子和转轴，所述定子包括定子铁心、定子功率绕组线槽、定子功率绕组、定子检测绕组线槽和定子检测绕组；所述转子包括转子铁心、转子功率绕组线槽、转子功率绕组、转子检测绕组线槽、转子检测绕组和铂电阻温度传感器，所述铂电阻温度传感器放置在转子功率绕组线槽底部，并与转子检测绕组相连接。本发明具有检测转子温度、结构紧凑简单、信号准确、可靠性高的优点。

Description

一种自测转子温度的交流电机
技术领域
本发明涉及一种交流电机，尤其涉及一种工矿企业中使用的自测转子温度的交流电机。
背景技术
大功率交流电机具有结构简单、效率高和可靠性高等优点，广泛应用于电力传动和发电领域。为了保证电机本身的安全运行，需要对电机的状态进行监测，其中电机的温度监测十分重要。目前的电机的温度监测仅仅是对定子实现了温度监测，转子侧温度监测信号的传递主要有接触式和非接触式两种，接触式主要采用滑环、碳刷进行温度传感器的信号输出，但此法工艺复杂且存在接触电阻，测量精度不高；非接触式主要有调频方式和红外线方式等，调频方式易受到电磁干扰，红外线方式虽避免了电磁干扰的问题，但造价较高；由于转子旋转的原因，实现对电机转子温度监测十分困难，因此急需一种结构简单成本低方便对温度检测的交流电机。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑简单、信号准确、可靠性高、造价低的能自检测转子温度的交流电机。
技术方案：本发明的自测转子温度的交流电机，包括定子、转子和转轴，所述定子包括定子铁心，定子铁心内侧设有多个沿转轴方向的直线型定子功率绕组线槽和一个与上述定子功率绕组线槽相互垂直交叉的圆环型定子检测绕组线槽，定子功率绕组线槽内设有定子功率绕组，定子检测绕组线槽内设有定子检测绕组；所述转子包括转子铁心，转子铁心上设有多个沿转轴方向的直线型转子功率绕组线槽和一个与上述转子功率绕组线槽相互垂直交叉的圆环型转子检测绕组线槽，转子功率绕组线槽内设有转子功率绕组，转子检测绕组线槽内设有转子检测绕组，转子检测绕组上串联有铂电阻温度传感器，所述铂电阻温度传感器设置在任意一个转子功率绕组线槽底部。
所述定子检测绕组和转子检测绕组为对温度不敏感的锰铜合金。
有益效果： 
1、将铂电阻温度传感器设置在任意一个转子功率绕组线槽底部，并与转子检测绕组串联，利用变压器的阻抗变换原理，将做旋转运动的转子侧铂电阻值转换到定子侧测量，解决了旋转电路中电量的检测问题；
2、定子功率绕组线圈与定子检测绕组线圈分别垂直，转子功率绕组线圈与转子检测绕组线圈分别垂直，功率绕组线圈与检测绕组线圈之间不存在磁场耦合关系，不会在对方绕组中感应电势和消耗功率，同时不会影响检测绕组的检测精度。
3、定子检测绕组、转子检测绕组使用对温度不敏感的锰铜合金材料，从而提高了检测精度。
附图说明
图1是本发明自测转子温度的交流电机的结构图；
图2是本发明自测转子温度的交流电机的定子结构图；
图3是本发明自测转子温度的交流电机的转子结构图；
图4是本发明定子功率绕组和定子检测绕组的空间位置图；
图5是本发明转子温度检测电路图。
图中：1-定子铁心；2-定子功率绕组线槽；3-定子功率绕组；4-定子检测绕组线槽；5-定子检测绕组；6-转子铁心；7-转子功率绕组线槽；8-转子功率绕组；9-转子检测绕组线槽；10-转子检测绕组；11-铂电阻温度传感器；12-转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
如图1和图2所示，本发明的自测转子温度的交流电机，包括定子、转子和转轴12，所述定子包括定子铁心1，定子铁心1内侧设有多个沿转轴方向的直线型定子功率绕组线槽2和一个与上述定子功率绕组线槽2相互垂直交叉的圆环型定子检测绕组线槽4，定子功率绕组线槽2内设有定子功率绕组3，定子检测绕组线槽4内设有定子检测绕组5，所述定子检测绕组5和转子检测绕组10为对温度不敏感的锰铜合金；所述转子包括转子铁心6，转子铁心6上设有多个沿转轴方向的直线型转子功率绕组线槽7和一个与上述转子功率绕组线槽7相互垂直交叉的圆环型转子检测绕组线槽9，定子检测绕组线槽4与转子检测绕组线槽9构成同心圆结构，转子功率绕组线槽7内设有转子功率绕组8，转子检测绕组线槽9内设有转子检测绕组10，转子检测绕组10与铂电阻温度传感器11相互串联，所述铂电阻温度传感器11设置在任意一个转子功率绕组线槽7底部。
如图3所示，在本发明的转子铁心6外表面上分别设置有多个沿转轴方向的直线型转子功率绕组线槽7和一个包围转轴的圆环型转子检测绕组线槽9，所述转子功率绕组8放置在上述转子功率绕组线槽7中，所述转子检测绕组10放置在上述转子检测绕组线槽9中。
如图4所示，本发明的定子功率绕组3的一个线圈的两个有效边位于沿转轴方向的直线型定子功率绕组线槽2中，上述定子功率绕组3线圈构成的平面与定子检测绕组5线圈构成的平面垂直，它们之间不存在磁场耦合关系，不会在对方绕组中感应电势和消耗功率；同理，转子功率绕组8的一个线圈的两个有效边位于沿转轴方向的直线型转子功率绕组线槽7中，上述转子功率绕组8线圈构成的平面与转子检测绕组10线圈构成的平面垂直，它们之间不存在磁场耦合关系，不会在对方绕组中感应电势和消耗功率，同时也不会影响检测绕组的检测精度。
如图5所示，本发明的定子检测绕组5、转子检测绕组10和定子铁心1、转子铁心6构成了一个单相变压器，在转子铁心6上任意一个转子功率绕组线槽7内放置一个铂电阻温度传感器11，并与转子检测绕组10相连接。通过变压器的阻抗变换作用，将转子侧的铂电阻温度传感器11的阻值按照比例变换到定子侧，即可通过定子侧进行检测。
由下式：
（1）
可得出铂电阻温度传感器11阻值随转子温度t的变化值R(t) ，公式（1）中R0是温度为零度时铂电阻温度传感器11阻值；
设定子检测绕组5匝数为N1，转子检测绕组10匝数N2， 由变压器原理可知道，转子侧的铂电阻温度传感器11阻值变换到定子侧的阻值R′(t)，由公式：
Figure 2012105358979100002DEST_PATH_IMAGE004
（2）
在定子检测绕组5中施加一个交流励磁电压，通过测量定子检测绕组5中的电压和电流就可以计算出定子侧的阻值R′(t)，结合公式（1）和（2）就可以计算出转子温度。
为了防止检测绕组的内阻随温度变化，影响到检测精度，定子检测绕组5和转子检测绕组10使用对温度不敏感的锰铜合金材料。
如图5所示，本发明的定子检测绕组5、转子检测绕组10和定子铁心1、转子铁心6构成了一个单相变压器，在转子铁心6中放置一个铂电阻11温度传感器并与转子检测绕组10相连接。由电机学知识可知道，通过变压器的阻抗变换作用，可以将转子侧的铂电阻11值按照比例变换到定子侧，从而方便检测。
铂电阻11随转子温度t的变化阻值R(t) 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
（1）
公式（1）中R0是温度为零度时铂电阻值。
设定子检测绕组5匝数为N1，转子检测绕组10匝数N2， 由变压器原理可知道，转子侧的铂电阻变换到定子侧的阻值R′(t)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
（2）
在定子检测绕组5中施加一个交流励磁电压，通过测量定子检测绕组5中的电压和电流就可以计算出定子侧的阻值R′(t)，结合公式（1）和（2）就可以计算出转子温度。
为了防止检测绕组的内阻随温度变化，影响到检测精度，因此，定子检测绕组5和转子检测绕组10用对温度不敏感的锰铜合金材料制做而成。

Claims (2)

1.一种自测转子温度的交流电机，包括定子、转子和转轴（12），其特征在于：所述定子包括定子铁心（1），定子铁心（1）内侧设有多个沿转轴方向的直线型定子功率绕组线槽（2）和一个与上述定子功率绕组线槽（2）相互垂直交叉的圆环型定子检测绕组线槽（4），定子功率绕组线槽（2）内设有定子功率绕组（3），定子检测绕组线槽（4）内设有定子检测绕组（5）；所述转子包括转子铁心（6），转子铁心（6）上设有多个沿转轴方向的直线型转子功率绕组线槽（7）和一个与上述转子功率绕组线槽（7）相互垂直交叉的圆环型转子检测绕组线槽（9），转子功率绕组线槽（7）内设有转子功率绕组（8），转子检测绕组线槽（9）内设有转子检测绕组（10），转子检测绕组（10）与铂电阻温度传感器（11）相互串联，所述铂电阻温度传感器（11）设置在任意一个转子功率绕组线槽（7）底部。
2.根据权利要求1所述的自测转子温度的交流电机，其特征在于：所述定子检测绕组（5）和转子检测绕组（10）为对温度不敏感的锰铜合金。
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