CN114825784A - 异步电机工作异常检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及异步电机工作异常检测装置，包括：安装座，具有第一板体、第二板体和连接板体；两个记忆合金弧形片体；两个橡胶块，与记忆合金弧形片体一端固定连接；移动板体，设置于第一板体和第二板体之间，一侧表面安装有压力感应单元，移动板体的另一侧表面与连接板体之间设置有弹性结构。本发明中整个装置会伴随电机的振动而相对于散热片持续摆动，令记忆合金弧形片体对于压力感应单元的挤压力变化，实现电机振动量检测；当电机温度过高时，记忆合金弧形片体会因为材料的特性而瞬间产生较大形变伸长，而改变对压力感应单元的压力，有效的对高温的风险行为进行信息输出。本发明中，还请求保护异步电机工作异常检测方法。

Description

异步电机工作异常检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种异步电机工作异常检测装置及方法。

背景技术

在异步电机工作的过程中，可能会发生振动及温度过高等异常情况，对其工作造成较大的影响。

其中，引起电机振动的原因很多,大致可以分为两个方面:一是电磁方面原因，如电路中参数不平衡、磁吸力不平衡，以及受谐波磁通的影响、磁路中心线偏移等;二是机械方面原因,如转子动平衡性能差、轴承不良、转轴弯曲，以及端盖的静止部分和转轴异常接触、电动机安装地基不平、安装不到位、紧固件松动等。

而温度的升高，原因可能在于：电机绕组匝间、相间绕组之间、绕组和接地电阻之间有短路现象，因而形成绕组中电流增加使其温度急剧升高出现温度过高；电动机铁芯片与片之间绝缘破坏，使铁芯中的涡流损耗增加，铁芯发热剧增造成温度过高。

目前，针对上述两方面问题均存在相应的检测产品，但是却没有一种能够同时对上述两方面问题进行同步性检测的装置，来提高检测的效率，以及降低因实现检测目的而带来的成本增加问题。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，设计了一种异步电机工作异常检测装置及方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种异步电机工作异常检测装置及方法，可有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

异步电机工作异常检测装置，安装于电机壳体外部的散热片上，包括：

安装座，包括第一板体、第二板体和连接板体，所述第一板体和第二板体平行设置，所述连接板体在一侧对二者进行连接而形成U型结构；

对称设置且相同的两个记忆合金弧形片体，凹陷一侧分别朝向所述第一板体和第二板体，凸出一侧与所述散热片贴合；

两个橡胶块，位于所述U型结构的敞口一侧，分别相对固定安装于所述第一板体和第二板体内侧，且与所述记忆合金弧形片体的一端固定连接，两个所述橡胶块在所述散热片两侧施加压力而实现所述安装座相对于所述散热片的固定；

移动板体，设置于所述第一板体和第二板体之间，一侧表面安装有至少两个压力感应单元，用于感知来自两个所述记忆合金弧形片体另一端的挤压力，所述移动板体的另一侧表面与所述连接板体相对设置，且二者之间设置有弹性结构，用于为所述移动板体提供与来自所述记忆合金弧形片体的力相对的弹性复位力；所述移动板体与所述第一板体和第二板体均间隔设置。

进一步地，所述弹性结构两端分别固定连接所述移动板体和所述连接板体。

进一步地，所述记忆合金弧形片体朝向所述压力感应单元的一端固定设置有挤压条，所述挤压条用于向所述压力感应单元传递来自所述记忆合金弧形片体的挤压力。

进一步地，所述弹性结构为弹簧。

进一步地，所述弹簧的轴线与所述第一板体和第二板体之间的距离相等。

进一步地，所述连接板体上设置有接近开关，对运动至设定距离的所述移动板体进行感应。

进一步地，所述第一板体和第二板体内侧均设置有导向带，所述移动板体上设置有导向槽，所述导向带设置于导向槽内，对所述移动板体进行直线导向。

进一步地，所述第一板体和第二板体分别通过至少两个连接件与所述橡胶块进行固定连接，且所述连接件嵌入所述橡胶块的局部厚度。

进一步地，所述第一板体和第二板体上还设置有挤压件，对完成与所述散热片贴合的橡胶块进行挤压。

一种如上所述的异步电机工作异常检测装置的检测方法，包括：

针对与不同的所述记忆合金弧形片体对应的所述压力感应单元，在坐标系中分别建立压力随时间变化的曲线；

设定压力极限值，且在所述坐标系中分别以所述压力极限值建立压力警戒线；

当所述曲线经过所述压力警戒线，输出报警信息和/或停机。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明中，在具体的工作过程中，针对电机所产生的振动，会通过散热片而直接的传递至异步电机工作异常检测装置，二者通过橡胶块因形变而产生的弹性复位力实现摩擦固定，从而在异步电机振动的过程中，整个装置会因为橡胶块所具有的弹性而伴随电机持续的振动在一定范围内相对于散热片摆动，使得散热片相对于记忆合金弧形片体的挤压力变化，从而令记忆合金弧形片体对于压力感应单元的挤压力持续的因为振动而变化，实现振动检测。

而同时，针对电机温度的检测，可通过记忆合金弧形片体所具有的材料特性而实现，具体地，当电机通过散热片向记忆合金弧形片体传递的温度到达设定值时，记忆合金弧形片体会因为材料的特性而瞬间产生较大形变而伸长，从而快速的使得压力感应单元所感知的压力瞬间提升至因振动难以到达的极限压力范围，有效的对高温的风险行为进行信息输出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中异步电机工作异常检测装置与电机的散热片，在第一角度下的连接示意图（含局部放大）；

图2为本发明中异步电机工作异常检测装置与电机的散热片，在第二角度下的连接示意图（含局部放大）；

图3为异步电机工作异常检测装置的结构示意图；

图4为异步电机工作异常检测装置设置于第一板体和第二板体之间的部分结构示意图；

图5为图4中的部分结构增加弹性结构后的示意图；

图6为由橡胶块、记忆合金弧形片体和挤压条所组成的第一总体结构，与由压力感应单元、移动板体和弹性结构所组成的第二总体结构的分解示意图；

图7为第一总体结构中，当记忆合金弧形片体因温度达到设定值而延长时，对第二总体结构中的压力感应单元进行挤压的示意图；

图8为一侧的记忆合金弧形片体对移动板体进行挤压，而使得移动板体发生一定程度的转动的示意图；

图9为异步电机工作异常检测装置的侧视图；

图10为图4中A处的局部放大图；

图11为橡胶块与第一板体连接位置的剖视图；

附图标记：

A、电机壳体；01、散热片；B、异步电机工作异常检测装置；

1、安装座；11、第一板体；12、第二板体；13、连接板体；2、记忆合金弧形片体；3、橡胶块；4、移动板体；41、导向槽；5、压力感应单元；6、弹性结构；7、挤压条；8、导向带；9、连接件；10、挤压件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和2所示，展示了本发明中的异步电机工作异常检测装置B安装于电机壳体A外部的散热片01上的示意图，其中，如图3~11所示，异步电机工作异常检测装置B包括：

安装座1，包括第一板体11、第二板体12和连接板体13，第一板体11和第二板体12平行设置，连接板体13在一侧对二者进行连接而形成U型结构；还包括对称设置且相同的两个记忆合金弧形片体2，凹陷一侧分别朝向第一板体11和第二板体12，凸出一侧与散热片01贴合；两个橡胶块3，位于U型结构的敞口一侧，分别相对固定安装于第一板体11和第二板体12内侧，且与记忆合金弧形片体2的一端固定连接，两个橡胶块3用于在散热片01两侧施加压力而实现安装座1相对于散热片01的固定；移动板体4，设置于第一板体11和第二板体12之间，一侧表面安装有至少两个压力感应单元5，用于感知来自两记忆合金弧形片体2另一端的挤压力，移动板体4的另一侧表面与连接板体13相对设置，且二者之间设置有弹性结构6，用于为移动板体4提供与来自记忆合金弧形片体2的力相对的弹性复位力；移动板体4与第一板体11和第二板体12均间隔设置。

本发明的上述实施例中提供了一种可同步对异步电机的温度和振动量进行检测的装置，在相对于电机进行安装前，上述各结构组成完整的结构，而压力感应单元5的输出端可直接与电机的控制部分连接，实现数据的输出。

在将整个检测装置相对于电机壳体A进行安装时，只需将安装座1的开口端朝向散热片01，且向散热片01移动，从而使得散热片01依次插入两个橡胶块3和两个记忆合金弧形片体2之间即可，橡胶块3与散热片01之间的摩擦力可实现整个检测装置相对于电机壳体A的固定，当然需要保证散热片01与移动板体4是间隔的。

而两个记忆合金弧形片体2的凸出一侧同样与散热片01贴合，此处虽然也可对上述固定起到帮助的作用，但是并非本发明的目的所在；本发明中，通过记忆合金弧形片体2与散热片01的贴合，主要目的在于使得记忆合金弧形片体2感受来自散热片01的振动以及温度，从而对应发生不同程度的形变。

在具体的工作过程中，针对电机所产生的振动，会通过散热片01而直接的传递至异步电机工作异常检测装置B，二者通过橡胶块3因形变而产生的弹性复位力实现摩擦固定。其中的连接界面并非绝对的刚性连接，从而在异步电机振动的过程中，整个装置会因为橡胶块3所具有的弹性而伴随持续的振动在一定范围内相对于散热片01摆动，使得散热片01相对于记忆合金弧形片体2的挤压力变化，从而令记忆合金弧形片体2对于压力感应单元5的挤压力持续的因为振动而变化。

记忆合金弧形片体2结构中弧度的设置使得对上述振动的感知可较为明显的实现，通过压力感应单元5的数据输出，可明确的获知压力的变化规律，且通过上述规律可判断出电机振动的幅度和频率；而同时，本发明中为了实现压力感应单元5的保护，设置弹性结构6来对记忆合金弧形片体2的振动进行缓冲，有效的降低了压力感应单元5损坏的几率。

而同时，针对电机温度的检测，可通过记忆合金弧形片体2所具有的材料特性而实现，具体地，当电机通过散热片01向记忆合金弧形片体2传递的温度到达设定值时，记忆合金弧形片体2会因为材料的特性而瞬间产生较大形变而伸长，且由于两记忆合金弧形片体2处于同样的环境温度下，以及材料和结构均相同，因此较大几率下会同步的产生形变，从而快速的使得压力感应单元5所感知的压力瞬间提升至因振动难以到达的极限压力范围，有效的对高温的风险行为进行信息输出。

在上述过程中，当电机温度升高至可使得记忆合金弧形片体2发生大幅形变的极限温度时，在少数的情况下，会由于环境温度可能带来的影响，从而使得两记忆合金弧形片体2的大幅形变无法同步发生，为了避免因上述情况而可能造成的移动板体4运动卡死的情况，移动板体4与第一板体11和第二板体12均间隔设置，可使得当任意记忆合金弧形片体2首先发生弹性形变时，均能够实现移动板体4的灵活移动。

作为上述实施例的优选，弹性结构6两端分别固定连接移动板体4和连接板体13，通过上述结构使得安装的过程中，移动板体4可通过弹性结构6而完成固定。

而在此种情况下，为了使得移动板体4的运动更好的实现，作为上述实施例的优选，记忆合金弧形片体2朝向压力感应单元5的一端固定设置有挤压条7，挤压条7用于向压力感应单元5传递来自记忆合金弧形片体2的挤压力；从而可有效的增大相对于压力感应单元5的挤压面积，保证移动板体4具有足够的受力区域而有效运动，以及压力感知的精准性。

其中，弹性结构6可选择弹簧，便于获取，且弹性复位能力可靠，其中，针对其设置的数量可在大于等于1的范围内灵活选择，但鉴于本发明中的检测装置尺寸有限，设置1~2个为较佳的方式。

作为上述实施例的优选，弹簧的轴线与第一板体11和第二板体12之间的距离相等，从而无论在弹簧数量为多少时，均可保证的是其沿一列设置，通过此种方式可使得移动板体4无论在受到哪一侧的挤压力时，移动板体4均可产生适当的转动，此种方式下可进一步提升对振动进行反应的灵敏程度。

通过上述各弹簧沿一列的设置方式，可当因电机的振动而使得移动板体4的转动程度较大时，挤压条7可能会发生如图8所示的，仅仅与压力感应单元5的边缘接触，或者，直接与移动板体4接触的方式，即将压力感应单元5包容在挤压条7与移动板体4之间的夹角区域内，此种方式下会使得压力感应单元5的压力感应区域瞬间压力变为零，可作为振动量达到设定极限的标准，从而向外输出该信息，以供操作者做出决断。

当然此种情况下需要保证的是记忆合金弧形片体2的形变仍然来源于其弧形结构本身因结构特性而产生的形变，当记忆合金弧形片体2的形变大幅增加时，会通过一侧形变将上述发生倾斜的移动板体4向对弹簧进行压缩的方向继续进行挤压。需要说明的是，当因振动幅度过大的原因而使得压力感应单元5压力变为零时，与不同的记忆合金弧形片体2对应的压力感应单元5所感知的压力归零是交替发生的；而当因电机温度过高，而使得移动板体4持续倾斜而使得压力感应单元5所感知的压力归零时，归零的状态是在温度下降前而持续保持的，以此可作为区分上述两种情况的依据。

在上述实施方式中，需要保证的是弹簧具有足够的外径范围，从而获得对移动板体4足够的支撑范围，避免当记忆合金弧形片体2大幅延长时，移动板体4发生较大幅度转动而无法实现直线运动下对弹簧的挤压。

为了对电机的振动和高温问题进行区分，而获得不同的检测结果，作为一种优选的方式，连接板体13上设置有接近开关，对运动至设定距离的移动板体4进行感应。从而在移动板体4因记忆合金弧形片体2的大幅形变而移动的行为进行感应，只需合理选择接近开关的感应反应，即可实现因电机振动而造成的移动板体4移动无法被感知，而因电机升温而造成的移动板体4在记忆合金弧形片体2的大幅形变下的挤压被感知。

通过上述方式使得电机在振动和高温两方面的问题被有效的区分。

作为上述实施例的优选，第一板体11和第二板体12内侧均设置有导向带8，移动板体4上设置有导向槽41，导向带8设置于导向槽41内，对移动板体4进行直线导向，从而有效的避免电机的不规则振动所可能带来的记忆合金弧形片体2形变不稳定的问题，保证压力感应单元5所受到的压力稳定的来源于一个设定的方向。

当设置挤压条7时，可以如图10所示，在挤压条7上也设置对应的导向槽，从而同步的实现导向的作用。

为了保证整个装置安装的稳定性，第一板体11和第二板体12分别通过至少两个连接件9与橡胶块3进行连接固定，且连接件9嵌入橡胶块3的局部厚度。此种连接方式稳定可靠，同时，通过连接件9连接深度的限定，可保证橡胶块3具有足够的柔性部分，从而实现与散热片01柔性的贴合，从而保证自身伴随电机振动而获得与电机相对位置的变化，实现记忆合金弧形片体2形状的改变。

作为上述实施例的优选，为了保证检测装置相对于散热片01体安装的稳定性，第一板体11和第二板体12上还设置有挤压件10，对完成与散热片01贴合的橡胶块3进行挤压，从而保证相对于散热片01获得足够的挤压力，通过摩擦而稳定的固定。

其中，针对上述结构中的挤压件10和连接件9，均可采用螺栓或螺钉等结构；而不同在于，连接件9贯穿第一板体11或第二板体12后，通过位于橡胶块3上的螺纹孔而与橡胶块3建立连接，其中，供连接件9贯穿的孔位光孔；而挤压件10采用螺栓或螺钉等结构时，需要通过贯通的螺纹孔与第一板体11或第二板体12进行连接，从而通过旋入深度的调节而实现对于橡胶块3挤压力度的调节。

一种如上所述的异步电机工作异常检测装置B的检测方法，包括以下步骤：

S1：针对与不同的记忆合金弧形片体2对应的压力感应单元5，在坐标系中分别建立压力随时间变化的曲线；

S2：设定压力极限值，且在坐标系中分别以压力极限值建立压力警戒线；

S3：当曲线经过压力警戒线，输出报警信息和/或停机。

在上述步骤S1中，可以时间为横坐标，压力值为纵坐标，分别建立与两记忆合金弧形片体2对应的两条曲线，在正常的压力范围内，曲线在电机工作的过程中持续的延伸；在步骤S2中，压力极限值可包括极限大、极限小两种类型，而针对其中的每种类型，均可包括平行的多条不同程度的直线，对应步骤S1中的实施例，步骤S2中的压力警戒线为坐标系中的水平直线；其中，极限大的类型用于确定振动量过大的情况；而极限小的类型可用于明确压力检测单元5的有效性，以及记忆合金弧形片体2对于压力感应单元5的力传递效果，当记忆合金弧形片体2对应的压力感应单元5损坏，或者产生如上述实施例中所述的仅仅与压力感应单元5边缘接触或不接触的情况时，则均可能产生压力减小的情况。

步骤S3中，通过曲线与压力警戒线的相交而进行异常情况的判断，可通过对坐标系的处理而明确发生的时间以及程度，从而便于数据的分析和统计等；其中，输出报警信息时，电机仍然可保证工作，此种情况下异常情况的程度不足以产生危险，而当情况较为严重时，需停机进行问题的相应处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.异步电机工作异常检测装置，其特征在于，安装于电机壳体外部的散热片上，包括：

安装座，包括第一板体、第二板体和连接板体，所述第一板体和第二板体平行设置，所述连接板体在一侧对二者进行连接而形成U型结构；

对称设置且相同的两个记忆合金弧形片体，凹陷一侧分别朝向所述第一板体和第二板体，凸出一侧与所述散热片贴合；

两个橡胶块，位于所述U型结构的敞口一侧，分别相对固定安装于所述第一板体和第二板体内侧，且与所述记忆合金弧形片体的一端固定连接，两个所述橡胶块在所述散热片两侧施加压力而实现所述安装座相对于所述散热片的固定；

移动板体，设置于所述第一板体和第二板体之间，一侧表面安装有至少两个压力感应单元，用于感知来自两个所述记忆合金弧形片体另一端的挤压力，所述移动板体的另一侧表面与所述连接板体相对设置，且二者之间设置有弹性结构，用于为所述移动板体提供与来自所述记忆合金弧形片体的力相对的弹性复位力；

所述移动板体与所述第一板体和第二板体均间隔设置。

2.根据权利要求1所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述弹性结构两端分别固定连接所述移动板体和所述连接板体。

3.根据权利要求1或2所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述记忆合金弧形片体朝向所述压力感应单元的一端固定设置有挤压条，所述挤压条用于向所述压力感应单元传递来自所述记忆合金弧形片体的挤压力。

4.根据权利要求3所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述弹性结构为弹簧。

5.根据权利要求4所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述弹簧的轴线与所述第一板体和第二板体之间的距离相等。

6.根据权利要求1所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述连接板体上设置有接近开关，对运动至设定距离的所述移动板体进行感应。

7.根据权利要求1或6所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述第一板体和第二板体内侧均设置有导向带，所述移动板体上设置有导向槽，所述导向带设置于导向槽内，对所述移动板体进行直线导向。

8.根据权利要求1所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述第一板体和第二板体分别通过至少两个连接件与所述橡胶块进行固定连接，且所述连接件嵌入所述橡胶块的局部厚度。

9.根据权利要求1或8所述的异步电机工作异常检测装置，其特征在于，所述第一板体和第二板体上还设置有挤压件，对完成与所述散热片贴合的橡胶块进行挤压。

10.一种如权利要求1所述的异步电机工作异常检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

针对与不同的所述记忆合金弧形片体对应的所述压力感应单元，在坐标系中分别建立压力随时间变化的曲线；

设定压力极限值，且在所述坐标系中分别以所述压力极限值建立压力警戒线；

当所述曲线经过所述压力警戒线，输出报警信息和/或停机。

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