CN204089543U - 设有定子内置温度传感器的永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，包括筒状的外转子和位于所述外转子内的定子，所述定子铁心安装在固定的中轴上，所述定子内设有温度传感器，所述温度传感器可以用于采集定子铁心内温度、绕组内温度及线槽内铁心和绕组间的温度等，位于外转子一端的固定盘连接旋转编码器，位于外转子另一端的固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置。本实用新型可以及时、准确地掌握电机内部的温度状态，有助于依据内部温度对电机疲劳程度作出精确的判断，以便精确、有效、可靠的控制电机的安全运行，特别适用于低速大扭矩外转子电动机及依据这种电动机的卷筒直驱的起重机起升机构等。

Description

设有定子内置温度传感器的永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，适用于各种永磁同步电机，特别是低速大扭矩外转子永磁同步电动机以及基于这种电动机的起重机无齿轮起升机构。

背景技术

现有技术下，电机测温一般都是把测温探头放置于电机轴承或者电机外壳上进行测温，这种方式测得的温度反映不了电机内部的产热和温度状况，特别是对应外转子永磁同步电机而言，定子绕组的铜损和定子铁心的铁损是发热的主要原因，而这些热能首先引发定子铁心和定子绕组的温度上升，经过较长的路径才到达外壳或轴承，因此，从外壳或轴承测得的温度不能真实地体现定子内部的温度，不利于对电机状态作出准确的判断，也不利于对电机进行精确的控制。另外，由于人们是通过时间试验而定义电机的工作级别，但在实际的运行过程中，使用者一般不会去统计电机运行的时间，运行到工作级别限定的最大工作时间后，经常会出现不对电机进行停机等处理而继续运行的现象，在人们不掌握电机内部温度的情况下，易于导致事故发生，而如果完全依据工作制工作，尽管通常可以保证安全运行，但往往也存在电机未达到应停机的内部温度之前就停机的现象，导致电机的利用率下降，影响工作效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，通过采用这种电机，可以及时、准确地掌握电机内部的温度状态，有助于依据内部温度对电机疲劳程度作出精确的判断，以便精确、有效、可靠的控制电机的安全运行。 

本实用新型实现上述目的所采用的技术方案：一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，包括筒状的外转子和位于所述外转子内的定子，所述定子由定子铁心和设置在所述定子铁心上的绕组构成，所述定子铁心安装在固定的中轴上，所述外转子的两端设有固定盘，所述固定盘通过轴承旋转连接在所述中轴上，所述定子内设有温度传感器，一端的所述固定盘连接旋转编码器，另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述外转子的壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。

本实用新型的有益效果：由于在定子内部设置了温度传感器，真实地反映出定子铁心内部的温度状况。由于温度对电机的影响主要表现为定子铁心在不同温度下的不同特性， 而定子铁心是否达到一定温度限值是电机能否继续工作的主要影响因素，因此，通过采用本实用新型后可以更加精确、更加及时地获得电机定子内部的真实的温度，有助于判断电机的疲劳状态，电机控制系统依据这些温度数据，既可以有效且可靠地保证电机运行在合理的温度范围内，又可以避免在定子温度未达到停机限值而停机造成的浪费，同时还可以避免因使用者忽视电机工作制给电机造成的损害。由于将一端的固定盘连接了旋转编码器，可以通过旋转编码器精确的采集外转子的位置和运动信号，将这些信号用于电机电源/变频器的控制，有利于改善电机的运行状态；由于设置了与另一端的固定盘配套的钳式制动器，可以实现对外转子的制动，特别是当采用电制动实现电机停转的情况下，可以通过钳式制动器在电机停止后实现外转子位置的保持，以适应在起重机起升机构等场合下的应用。

附图说明

图1是本实用新型涉及的电机的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供了一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，包括筒状的外转子1和位于所述外转子内的定子2，所述定子由定子铁心和设置在所述定子铁心上的绕组构成，所述定子铁心安装在固定的中轴3上，所述外转子的两端设有固定盘4，所述固定盘通过轴承旋转连接在所述中轴上，所述定子内设有温度传感器5。位于一端的所述固定盘连接旋转编码器，位于另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述外转子的壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。

优选地，所述温度传感器的数量为一个或多个，所述多个温度传感器分别设置在不同的部位，由此可以根据不同的实际需要以及加工和操作上的便利，灵活设置温度传感器的数量和安装位置。

优选地，所述温度传感器包括下列任意一种或多种用途的温度传感器：

（1）用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器：所述温度传感器设置在所述定子铁心上的线槽内，位于相应线槽的槽壁和该线槽内的绕组之间；

（2）用于采集铁心内温度的温度传感器：所述定子铁心内部设有温度传感器安装孔，所述用于采集铁心内温度的温度传感器嵌装在所述温度传感器安装孔内；

（3）用于采集绕组内温度的温度传感器：所述用于采集绕组内温度的温度传感器设置在所述定子铁心的线槽内的绕组内部；

还可以设有或不设有用于采集中轴内温度的温度传感器：所述用于采集中轴内温度的温度传感器设置在所述中轴内。获得中轴内温度可以方便与其他温度相比较，分析研究电机上的温度梯度变化，并可以在控制要求相对较低的情况下作为控制依据或者通过修正后作为控制依据。

优选地，所述用于采集铁心内温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器分别设置在所述定子铁心内的温度最高的部位和所述绕组内的温度最高的部位。由此可以获得铁心和/或绕组的最高温度，避免因此温度采集部位的温度较低导致的误判。

通常，所述定子铁心由若干定子冲片叠置而成，在此情况下，优选地，所述温度传感器安装孔由相应的若干冲片上的相应冲孔叠置而成，以方便加工，减小加工的工艺步骤。

通常，所述多个温度传感器的设置位置可以各不相同或不完全相同（部分相同、部分不同）。由于定子铁心温升超过一定限度是导致电机磁性能和出力下降的主要因素，并且超过一定温度后还将导致非常严重的退磁，因此，通过定子铁心的温度控制是非常有效和可靠的控制。

优选地，所述一个或多个温度传感器可以是

（1）只包括用于采集铁心内温度的温度传感器，由此适应于铁心内温度的采集，由于通常铁心内的温升较高且对电机磁性能具有很大的影响，定子铁心温升超过一定限度是导致电机磁性能和出力下降的主要因素，并且超过一定温度后还将导致非常严重的退磁，因此，通过定子铁心的温度控制是非常有效和可靠的控制；

（2）只包括用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器，由此不仅方便组装，最大限度地简化结构，而且所采集到的铁心线槽内的温度基本上与铁心内的温度相等，实践中可以视为铁心内的温度；

（3）包括用于采集铁心内温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器，由于绕组和铁心的产生热量的机制不同，温升不同，对电机的影响机制也不同，因此分别依据这两个温度进行控制，有助于提高控制的可靠性；或者

（4）包括用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器，由于线槽内铁心和绕组间温度与铁心内的温度相仿，由此可以在简化结构的同时，视作分别获得铁心和绕组的温升情况。

优选地，所述温度传感器通过能够传输温度信号的引线连接测温电路7，由此不仅可以通过测温电路进行信息的初步处理，并可以借此将有关信息（或数据）传给其他装置。引线方式可以是：所述中轴可以采用中空轴，所述中轴的壁上设有内外贯通的引线孔6，所述温度传感器的引出线由外到内穿过所述引线孔，再从中轴的轴孔的一端引出。所述测温电路可以采用现有技术下能够对温度传感器采集的温度信号进行过滤和模数转换的相应电子电路或芯片装置。

优选地，所述测温电路设有显示仪表，可以通过仪表进行温度显示，并可以利用仪表所具有的报警功能在所采集的温度超过工作温度上限值时进行声光报警。

优选地，所述显示仪表为机械指针显示仪表和/或电子显示仪表，进一步优选，同时设置机械指针显示仪表和电子显示仪表，由此既适应于室外环境的显示，避免液晶显示屏在阳光下看不清楚的缺陷，又可以兼顾电子显示的优点，适应于与相应数字化处理装置配套。

优选地，所述测温电路连接电机控制系统8。所述电机控制系统可以在软件的支持下或者依据现有技术下电机控制系统所具有的处理功能，根据需要进行相应的数据处理和对电机的控制，例如，达到或超过工作温度上限值时进行报警和停机，所述测温电路依据需要对温度传感器送出的信号（通常可以为模拟信号）进行滤波和模数转换等处理，形成可以为所述电机控制系统接收和处理有效的数据形式，当所述温度传感器所采集到的温度低于相对应的工作温度上限值时，还可以计算达到相对应的工作温度上限值的电机持续工作时间，并以此作为允许电机继续持续工作的最大时长，由此使使用者了解和掌握电机的实际情况，对电机后续的工作时间做到心中有数。

本实用新型所述基于低速大扭矩外转子永磁同步电动机的起重机无齿轮起升机构是指以将这种电动机的外转子用作起升机构的卷筒直接缠绕和牵制钢丝绳进行起升作业的起重机起升机构，这种起升机构不需要设置齿轮箱，由此极大地简化了结构，减小了体积，降低了能耗，减少了故障，方便了操作和维护。

Claims (10)

1.一种设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，包括筒状的外转子和位于所述外转子内的定子，所述定子由定子铁心和设置在所述定子铁心上的绕组构成，所述定子铁心安装在固定的中轴上，所述外转子的两端设有固定盘，所述固定盘通过轴承旋转连接在所述中轴上，其特征在于所述定子内设有温度传感器，一端的所述固定盘连接旋转编码器，另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述外转子的壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。

2.如权利要求1所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述温度传感器的数量为一个或多个，所述多个温度传感器分别设置在不同的部位。

3.如权利要求2所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述温度传感器包括下列任意一种或多种用途的温度传感器：

（1）用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器：所述温度传感器设置在所述定子铁心上的线槽内，位于相应线槽的槽壁和该线槽内的绕组之间；

（2）用于采集铁心内温度的温度传感器：所述定子铁心内部设有温度传感器安装孔，所述用于采集铁心内温度的温度传感器嵌装在所述温度传感器安装孔内；

（3）用于采集绕组内温度的温度传感器：所述用于采集绕组内温度的温度传感器设置在所述定子铁心的线槽内的绕组内部；

还设有或不设有用于采集中轴内温度的温度传感器：所述用于采集中轴内温度的温度传感器设置在所述中轴内。

4.如权利要求3所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述用于采集铁心内温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器分别设置在所述定子铁心内的温度最高的部位和所述绕组内的温度最高的部位。

5.如权利要求4所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述定子铁心由若干定子冲片叠置而成，所述温度传感器安装孔由相应的若干冲片上的相应冲孔叠置而成。

6.如权利要求5所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述一个或多个温度传感器

（1）只包括用于采集铁心内温度的温度传感器；

（2）只包括用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器；

（3）包括用于采集铁心内温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器；或者

（4）包括用于采集线槽内铁心和绕组间温度的温度传感器和用于采集绕组内温度的温度传感器。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述温度传感器通过能够传输温度信号的引线连接测温电路。

8.如权利要求所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述测温电路设有显示仪表。

9.如权利要求8所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述显示仪表为机械指针显示仪表和/或电子显示仪表。

10.如权利要求9所述的设有定子内置温度传感器的永磁同步电机，其特征在于所述测温电路连接电机控制系统。