CN108521198A - 一种检测电机定子温度的方法、系统和电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电机定子温度的方法、系统和电机。该方法包括：在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，在电机的端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔；将非接触式温度传感器通过安装孔安装固定在电机的端盖和/或机壳上，控制非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内；根据非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对定子的温度进行实时检测。本发明实现了非接触式检测定子的温度。
Description
技术领域
本发明涉及电机温度检测领域，具体涉及一种检测电机定子温度的方法、系统和电机。
背景技术
随着环境污染和能源危机的日益严重，开发低排量、高效率、低成本的电动汽车成为国内外汽车研究的热点领域。其中，电机作为电动汽车的核心部件，常常要求其具有较高的转矩和功率密度，由此引起的电机过热问题也愈发严重。在电机研发测试及使用过程中，快速且准确的测量出定子的温度，可以正确的指导电机过温保护，提高电机使用寿命。
目前，测量定子温度的方法主要是采用接触式检测方法，这种方法需要将检温计(如热电偶和热电阻)固定在测量物体表面，安装较为困难，且会破坏绕组的传热路径；另外，测温元件与测量物体间不可避免的存在一定的热阻，导致测量的温度偏低、瞬态测温延迟等问题长期存在。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种检测电机定子温度的方法、系统和电机。
根据本发明的一个方面，提供了一种检测电机定子温度的方法，所述方法包括：
在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，在电机的端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔；
将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上，控制所述非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内；
根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对所述定子的温度进行实时检测。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电机，所述电机的定子的端部和/或侧部设置有至少一个定子测试点，所述电机的端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置有一个安装孔；
当对定子的温度进行检测时，将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述端盖和/或机壳上，且控制所述非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内，根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对所述定子的温度进行实时检测。
根据本发明的再一个方面，提供了一种检测电机定子温度的系统，所述系统包括数据处理装置、至少一个非接触式温度传感器和上述的电机；
所述非接触式温度传感器安装在所述端盖和/或所述机壳上的安装孔内，用于采集定子测试点的温度数据，并将所述温度数据通过电缆发送给所述数据处理装置；
所述数据处理装置，用于根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度值判断定子温度值是否超过定子安全温度阈值，若超过，则进行预警处理和/或对所述电机进行过温保护。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案通过对电机的结构进行改进，一方面在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，另一方面在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔，以便于将非接触式传感器安装固定在端盖和/或机壳上，实现了非接触式检测定子的温度，解决了接触式检温计法无法精确检测定子温度的技术问题。本发明的方案安装方便，且不会破坏定子绕组的内部散热路径，而且相比于接触式检温计法，测温元件与测量物体之间不存在热阻，瞬态温度检测响应时间短，可以更加精确地检测到定子的瞬态温度变化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例中的一种检测电机定子温度的方法的流程图；
图2示出了根据本发明一个实施例中的一种电机的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例中的一种检测电机定子温度的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一个实施例中的一种检测电机定子温度的方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S110，在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔；
本实施例中，包括仅在定子的端部设置至少一个定子测试点，仅在定子的侧部设置至少一个定子测试点，以及同时在定子的端部和侧部设置至少一个定子测试点，并且由于定子是不动的，因此对应每一个定子测试点所在的位置均设置有一个安装孔，以便于安装非接触式传感器。也就是说，定子测试点的数量与非接触式传感器的数量是一一对应的。另外，定子测试点的面积是可调的，在调整定子测试点面积的过程中，主要满足两个条件即可，第一个条件是：不超过定子端部和定子侧部的尺寸大小；第二个条件是：保证定子温度的检测精度。
S120，将非接触式温度传感器通过安装孔安装固定在端盖和/或机壳上，控制非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内；
本实施例中，非接触式温度传感器采取红外传感器的形式，例如红外探头，但是，应当理解，非接触式温度传感器能够采取非接触式传感器的其他形式。所述将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上包括：在所述安装孔内设置内螺纹，在所述非接触式温度传感器的外壳上设置相匹配的外螺纹，将所述非接触式温度传感器采用螺纹旋入所述安装孔的方式安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上。
S130，根据非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对电机定子的温度进行实时检测。
由此可知，本发明的技术方案通过对电机的结构进行改进，一方面在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点；另一方面在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔，以便于将非接触式传感器安装固定在端盖和/或机壳上，实现了非接触式检测定子的温度，解决了接触式检温计法无法精确检测定子温度的技术问题。本发明的方案安装方便，且不会破坏定子绕组的内部散热路径，而且相比于接触式检温计法，测温元件与测量物体之间不存在热阻，瞬态温度检测响应时间短，可以更加精确地检测到定子的瞬态温度变化。
本发明的一个实施例中，该方法进一步包括：S140，在每个定子测试点上均匀地涂覆涂料，例如涂覆的涂料为石墨烯。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。在这里需要说明的是，之所以在定子测试点上均匀地涂覆涂料，其目的在于提高定子测试点表面的发射率，并降低定子测试点表面的反射率。当然，在实际应用中，也可以在定子测试点上涂覆其他具有高发射率和低反射率特质的涂料，本申请对涂料的材质不作限定。在定子测试点(定子端部和/或转子端部)表面均匀地涂覆高发射率和低反射率的涂料，可以显著提高定子温度的测量精度。
本发明的一个实施例中，如图1所示的检测电机定子温度的方法，该方法进一步包括：S150，在每个非接触式温度传感器的采集端外围设置屏蔽单元，屏蔽单元接地，用于对非接触式温度传感器的采集端进行电磁干扰屏蔽。
本实施例中，屏蔽单元包括两种结构，第一种结构是管状结构，该管状结构可以与非接触式传感器同直径；第二种结构具有透孔的管状结构，透孔的半径大小能够保证非接触式传感器能够采集足够的温度信号。该管状结构可以与非接触式传感器同直径，或者，非接触式传感器的半径大小与透孔的半径大小不相同，当非接触式传感器的半径大小与透孔的半径大小不相同时，非接触式传感器与屏蔽单元之间有连接装置，该连接装置能够将非接触式传感器与屏蔽单元固定连接。
在实际应用中，还存在在定子的端部设置多个定子测试点，或者在定子的侧部设置多个定子测试点，或者在定子的端部和定子的侧部同时设置定子测试点的三种情况，针对上述三种情况，在本发明的一个实施例中，该方法进一步包括：S160，根据非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据计算定子的温度值，其中若采集的定子测试点的温度数据有多个，则取采集的定子测试点的多个温度数据中的最大值作为定子的温度值；
本实施指的是：在定子的端部和/或侧部设置至少多个定子测试点，并在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔，且对应每一个第一安装孔均安装有一个非接触式传感器，也就是说，同时利用多个非接触式传感器检测到多个定子的温度值，此时，取采集的定子测试点的多个温度数据中的最大值作为定子的温度值。即，当非接触式传感器的个数为多个时，利用最值法确定定子的温度值。利用多个非接触式传感器在不同位置采集定子的温度，可以防止定子温度不均匀时，对定子温度进行准确的检测。
S170，判断定子测试点的温度值是否超过定子安全温度阈值，若超过，则进行预警处理和/或对电机进行过温保护。
本实施例中，定子安全温度阈值可以为180℃，在实际应用中，可以根据实际需要设置定子安全温度阈值，在此，对定子安全温度阈值不作限定。假设，利用一个非接触式温度传感器采集的定子的温度数据为B1，利用上述最值法计算得到的定子端部的温度数据为B2，将B1或者B1与定子安全温度阈值(例如180℃)比较，如果B1超过定子安全温度阈值(例如180℃)，或者B2超过定子安全温度阈值(例如180℃)，则进行预警处理和/或对电机进行过温保护，从而提高电机运行的安全性，提高电机的使用寿命。预警处理可以通过声音、图片、视频或者其相结合的方式进行预警，这里对预警处理的方式不作限定；过温保护包括断开电机的供电电源和控制电机停止工作等操作。
图2示出了根据本发明一个实施例中的电机的结构示意图，如图2所示，该电机100包括机壳101、端盖102(端盖102包括前端盖102-1和后端盖102-2)、定子103(定子103包括定子铁芯103-1和定子绕组103-2)，该电机的定子103的端部和/或侧部设置有至少一个定子测试点106，所述电机的端盖102和/或机壳101上对应每个定子测试点106所在的位置设置有一个安装孔；
当对定子103的温度进行检测时，将非接触式温度传感器200通过所述安装孔安装固定在所述端盖102和/或机壳101上，且控制所述非接触式温度传感器200与对应定子测试点106之间的距离在预设距离范围内，根据所述非接触式温度传感器200采集的定子测试点106的温度数据，对所述定子103的温度进行实时检测。
本发明的一个实施例中，每个定子测试点106上均匀地涂覆有高发射率、低反射率的涂料，例如涂覆的涂料为石墨烯。石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。在这里需要说明的是，之所以在定子测试点上均匀地涂覆涂料，其目的在于提高定子测试点表面的发射率，并降低定子测试点表面的反射率。当然，在实际应用中，也可以在定子测试点上涂覆其他具有高发射率和低反射率特质的涂料，本申请对涂料的材质不作限定。在定子测试点(定子端部和/或转子端部)表面均匀地涂覆高发射率和低反射率的涂料，可以显著提高定子温度的测量精度。
本发明的一个实施例中，所述安装孔内设置有内螺纹，所述非接触式温度传感器200的外壳上设置有相匹配的外螺纹，所述非接触式温度传感器200采用螺纹旋入所述安装孔的方式安装固定在所述电机的端盖102和/或机壳101上。在其他实施中，也可以采用点胶的方式将非接触式温度传感器固定在第一安装孔和/或安装孔内。
当然，如图2所示，可以仅在定子103的端部设置定子测试点106，此时在端盖上(例如前端盖或者后端盖)对应定子测试点106设置安装孔；也可以在定子103的侧部设置定子测试点106，此时在机壳101上对应定子测试点106设置安装孔；也可以同时在定子103的端部和侧部设置定子测试点106，此时在端盖102和机壳101上同时对应定子测试点106设置安装孔。
由此可知，本发明的技术方案在检测定子的温度时，对电机的结构作进一步的改进，一方面在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点；另一方面，在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔，以便于将非接触式传感器安装固定在端盖和/或机壳上，实现了非接触式检测定子的温度，解决了接触式检温计法无法精确检测定子温度的技术问题。本发明的方案安装方便，且不会破坏定子绕组的内部散热路径；而且相比于接触式检温计法，测温元件与测量物体之间不存在热阻，瞬态温度检测响应时间短，可以更加精确地检测到定子的瞬态温度变化。
图3示出了根据本发明一个实施例中的一种检测电机定子温度的系统的结构示意图，如图3所示，该检测电机定子温度的系统400包括数据处理装置300、至少一个非接触式温度传感器200和如图2所示的电机100。
所述非接触式温度传感器200安装在所述端盖102和/或所述机壳101上的安装孔内，用于采集定子测试点106的温度数据，并将所述温度数据通过电缆发送给所述数据处理装置300；
所述数据处理装置300，用于根据所述非接触式温度传感器200采集的定子测试点106的温度值判断定子温度值是否超过定子安全温度阈值，若超过，则进行预警处理和/或对所述电机100进行过温保护。
需要说明的是，电缆与电线的区别：(一)、电缆与电线一般都由芯线、绝缘包皮和保护外皮三个组成部分组成。电线是由一根或几根柔软的导线组成，外面包以轻软的护层；电缆是由一根或几根绝缘包导线组成，外面再包以金属或橡皮制的坚韧外层。(二)、两者并没有严格的界限。通常将芯数少、产品直径小、结构简单的产品称为电线，没有绝缘的称为裸电线，其他的称为电缆；导体截面积较大的(大于6平方毫米)称为大电线，较小的(小于或等于6平方毫米)称为小电线，绝缘电线又称为布电线。电缆一般有2层以上的绝缘，多数是多芯结。在实际应用中，非接触式传感器既可以将温度数据通过电缆发送给数据处理装置，也可以将温度数据通过电线发送给数据处理装置，本申请对非接触式温度传感器的数据传输方式不作限定。
本发明的一个实施例中，非接触式温度传感器200的采集端外围设置有屏蔽单元，屏蔽单元接地，用于对非接触式温度传感器200的采集端进行电磁干扰屏蔽。
本发明的一个实施例中，屏蔽单元包括两种结构，第一种结构是管状结构，该管状结构可以与非接触式传感器同直径；第二种结构具有透孔的管状结构，透孔的半径大小能够保证非接触式传感器能够采集足够的温度信号。该管状结构可以与非接触式传感器同直径，或者，非接触式传感器的半径大小与透孔的半径大小不相同，当非接触式传感器的半径大小与透孔的半径大小不相同时，非接触式传感器与屏蔽单元之间有连接装置，该连接装置能够将非接触式传感器与屏蔽单元固定连接。
需要说明的是，检测电机定子温度的系统400的工作过程与图1所示的检测电机定子温度的方法的实施过程对应相同，前文已经详细论述，在此不再赘述。
综上所述，本发明的技术方案通过对电机的结构进行改进，一方面在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，另一方面对电机的结构作进一步的改进，在端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔，以便于将非接触式传感器安装固定在端盖和/或机壳上，实现了非接触式检测定子的温度，解决了接触式检温计法无法精确检测定子温度的技术问题。本发明的方案安装方便，且不会破坏定子绕组的内部散热路径；而且相比于接触式检温计法，测温元件与测量物体之间不存在热阻，瞬态温度检测响应时间短，可以更加精确地检测到定子的瞬态温度变化；另外，在待测温位置(定子端部和/或转子端部)表面均匀地涂覆高发射率和低反射率的涂料，显著提高了定子温度的测量精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种检测电机定子温度的方法，其特征在于，所述方法包括：
在定子的端部和/或侧部设置至少一个定子测试点，在电机的端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置一个安装孔；
将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上，控制所述非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内；
根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对所述定子的温度进行实时检测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在每个定子测试点上均匀地涂覆涂料，所述涂料用于提高发射率、降低反射率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在非接触式温度传感器的采集端外围设置屏蔽单元，所述屏蔽单元接地，用于对所述非接触式温度传感器的采集端进行电磁干扰屏蔽。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据计算定子的温度值，其中若采集的定子测试点的温度数据有多个，则取采集的定子测试点的多个温度数据中的最大值作为定子的温度值；
判断定子的温度值是否超过定子安全温度阈值，若超过，则进行预警处理和/或对所述电机进行过温保护。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上包括：
在所述安装孔内设置内螺纹，在所述非接触式温度传感器的外壳上设置相匹配的外螺纹，将所述非接触式温度传感器采用螺纹旋入所述安装孔的方式安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上。
6.电机，其特征在于，所述电机的定子的端部和/或侧部设置有至少一个定子测试点，所述电机的端盖和/或机壳上对应每个定子测试点所在的位置设置有一个安装孔；
当对定子的温度进行检测时，将非接触式温度传感器通过所述安装孔安装固定在所述端盖和/或机壳上，且控制所述非接触式温度传感器与对应定子测试点之间的距离在预设距离范围内，根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度数据，对所述定子的温度进行实时检测。
7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，每个定子测试点上均匀地涂覆有涂料，所述涂料用于提高发射率、降低反射率。
8.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述安装孔内设置有内螺纹，所述非接触式温度传感器的外壳上设置有相匹配的外螺纹，所述非接触式温度传感器采用螺纹旋入所述安装孔的方式安装固定在所述电机的端盖和/或机壳上。
9.一种检测电机定子温度的系统，其特征在于，所述系统包括数据处理装置、至少一个非接触式温度传感器和如权利要求6-8任意一项所述的电机；
所述非接触式温度传感器安装在所述端盖和/或所述机壳上的安装孔内，用于采集定子测试点的温度数据，并将所述温度数据通过电缆发送给所述数据处理装置；
所述数据处理装置，用于根据所述非接触式温度传感器采集的定子测试点的温度值判断定子温度值是否超过定子安全温度阈值，若超过，则进行预警处理和/或对所述电机进行过温保护。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述非接触式温度传感器的采集端外围设置有屏蔽单元，所述屏蔽单元接地，用于对所述非接触式温度传感器的采集端进行电磁干扰屏蔽。
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