CN207816469U - 电机温度监测装置及智能电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机温度监测装置及智能电机，涉及监测设备技术领域，其中，电机温度监测装置包括：三路电机测温电路、环境温度采集电路及主控制器；三路电机测温电路的温度传感器设置于电机内部，分别采集电机绕组的第一温度信号、电机中心轴的第二温度信号及电机中心轴的第三温度信号；主控制器根据第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号进行计算，得到第一温度值、第二温度值、第三温度值；环境温度采集电路安装于电机的接线盒中，用于采集接线盒内的第四温度值，并将第四温度值发送至主控制器。该电机温度监测装置能够对在线运行中的电机温度进行实时监测，及时发现电机运行过程中存在的安全隐患，保证电机的正常运行。

Description

电机温度监测装置及智能电机

技术领域

本实用新型涉及监测设备技术领域，尤其是涉及一种电机温度监测装置及智能电机。

背景技术

电机是把电能转换成机械能的一种电气设备，在工业生产中，电机的应用非常广泛。由于电机发生故障而导致产生的经济损失非常巨大，因此，电机的检修和维护一直以来都是工业生产的重要课题。

在电机的内部结构中，当电流通过绕组时，由于绕阻的热效应，内部铁芯和绕组会发热，发热量和通过的电流大小相关。如果内部发生故障，如匝间短路、接地短路等，通过的最大电流会增加到额定电流的5倍以上，从而引起电机发热严重增加，电机温度升高，过高的温度会导致内部绝缘损坏，使得短路进一步增多，故障进一步扩大，形成恶性循环。在电机的接线盒位置，由于电缆接头接触不良、压接不紧，导致接触电阻过大，再加上电动机的功率通常较大，在电机正常工作时，会在接线盒位置产生高温，进一步增大接触电阻，使得发热量加大，进而会在接线盒内出现烧灼、打火等问题。因此温度监控在电机在线监测领域具有非常重要的意义。

现有的电机温度检测技术，通常采用温度传感器进行温度采集，此方法所采集的温度通常只是一定空间内的温度，对于电机器件本身在工作时的温度很难进行采集，进而也无法对电机温度进行全面的监测，往往会出现因温度过高而导致的电机故障，严重影响工业生产效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电机温度监测装置及智能电机，能够对在线运行中的电机温度进行实时监测，及时发现电机运行过程中存在的安全隐患，保证电机的正常运行。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电机温度监测装置，包括：三路电机测温电路、环境温度采集电路及主控制器；

三路电机测温电路的温度传感器设置于电机内部，分别采集电机绕组的第一温度信号、电机中心轴的第二温度信号及电机中心轴的第三温度信号；

主控制器根据第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号进行计算，得到第一温度值、第二温度值、第三温度值；

环境温度采集电路安装于电机的接线盒中，用于采集接线盒内的第四温度值，并将第四温度值发送至主控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，每路电机测温电路包括：PT100测温电路、差分比较电路；

PT100测温电路与差分比较电路连接；

PT100测温电路采集待测物的温度阻值，并将通过温度阻值进行分压后的第一电压值输入差分比较电路；

差分比较电路根据第一电压值及主控制器所输出的电流值通过预设电阻形成的第二电压值进行差分运算，将差分电压作为温度信号，输出至主控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，PT100测温电路包括：铂热电阻PT100、电阻、电容；

铂热电阻PT100的第一端口作为电压输出端，与差分比较电路的第一电压输入端连接，用于输出第一电压值；

铂热电阻PT100的第一端口还分别与电阻的一端、电容的一端连接；

电阻的另一端连接高电平，电容的另一端以及铂热电阻PT100的第二端口接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，差分比较电路包括：第一运算放大电路；

第一运算放大电路的正极输入端口作为第一电压输入端；

第一运算放大电路的负极输入端口作为第二电压输入端，接收主控制器输出的电流值；

第一运算放大电路的输出端口向主控制器输出差分电压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，主控制器还与第二运算放大电路连接；

第二运算放大电路的正极输入端口接收主控制器所输出的恒流源电流；

第二运算放大电路的负极输入端口与所述第二运算放大电路的输出端口连接；

第二运算放大电路的输出端口向差分比较电路输出电流值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，环境温度采集电路包括：测温芯片LM75。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：报警装置；

报警装置与主控制器连接；

主控制器根据第一温度值、第二温度值、第三温度值和/或第四温度值，判断电机温度是否异常，如果是，控制报警装置进行报警。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括AD采样电路；

AD采样电路分别与主控制器及三路电机测温电路连接；

AD采样电路用于采集三路电机测温电路输出的温度信号，并将温度信号发送至主控制器；温度信号包括：第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号；

主控制器根据温度信号进行计算，得到实际温度值；实际温度值包括：第一温度值、第二温度值、第三温度值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括：通信接口、无线通信模块；

环境温度采集电路通过通信接口与主控制器进行数据交互；

主控制器与无线通信模块连接；

主控制器通过无线通信模块与监控平台进行通信。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种智能电机，包括电机本体以及如第一方面所述的电机温度监测装置；

电机温度监测装置与电机本体连接，实时监测电机本体的温度信息，并根据温度信息进行预警。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的电机温度监测装置中，包括三路电机测温电路、环境温度采集电路及主控制器；其中，三路电机测温电路的温度传感器设置于电机内部，分别采集电机绕组的第一温度信号、电机中心轴的第二温度信号及电机中心轴的第三温度信号；主控制器根据第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号进行计算，得到第一温度值、第二温度值、第三温度值；环境温度采集电路安装于电机的接线盒中，用于采集接线盒内的第四温度值，并将第四温度值发送至主控制器。本装置能够对在线运行中的电机温度进行实时监测，及时发现电机运行过程中存在的安全隐患，保证电机的正常运行。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中环境温度采集电路的电路图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中电机测温电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中第一路电机测温电路的电路图；

图5为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中第二路电机测温电路的电路图；

图6为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中第三路电机测温电路的电路图；

图7为本实用新型实施例一提供的一种电机温度监测装置中第二运算放大电路的电路图；

图8为本实用新型实施例一提供的另一种电机温度监测装置的结构示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的一种智能电机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的电机温度检测技术，对于电机器件本身在工作时的温度很难进行采集，进而也无法对电机内部温度进行全面的监测，往往会出现因温度过高而导致的电机故障，严重影响工业生产效率。

基于此，本实用新型实施例提供了一种电机温度监测装置及智能电机，能够对在线运行中的电机温度进行实时监测，及时发现电机运行过程中存在的安全隐患，保证电机的正常运行。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种电机温度监测装置进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种电机温度监测装置，参见图1所示，该装置包括：三路电机测温电路11、环境温度采集电路12及主控制器13。

其中，三路电机测温电路11的温度传感器设置于电机内部，分别采集电机绕组的第一温度信号、电机中心轴的第二温度信号及电机中心轴的第三温度信号；主控制器13根据第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号进行计算，得到第一温度值、第二温度值、第三温度值；环境温度采集电路12安装于电机的接线盒中，用于采集接线盒内的第四温度值，并将第四温度值发送至主控制器13。

本实施例中，电机温度监测装置共有四路温度监测电路，其中一路测量环境温度，即上述环境温度采集电路12，另三路分别测量电机绕组温度和电机中心轴两端的温度，即上述三路电机测温电路11。其中环境温度采集电路12采用测温芯片LM75来实现，参见图2所示，环境温度测量芯片LM75工作电压为+3.3V，该测温芯片安装在监控主板上，用于检测接线盒内的环境温度，间接的体现接线盒内接触点的温度。

三路电机测温电路11通过采集置入电机内部的PT100测温电阻来实现。具体的，参见图3所示，每一路电机测温电路均包括：PT100测温电路111、差分比较电路112。

其中，PT100测温电路111与差分比较电路112连接；PT100测温电路111采集待测物的温度阻值，并将通过温度阻值进行分压后的第一电压值输入差分比较电路112；差分比较电路112根据第一电压值及主控制器所输出的电流值通过预设电阻所形成的第二电压值进行差分运算，将差分电压作为温度信号，输出至主控制器13。

PT100测温电路111包括：铂热电阻PT100、电阻、电容；铂热电阻PT100的第一端口作为电压输出端，与差分比较电路的第一电压输入端连接，用于输出第一电压值；铂热电阻PT100的第一端口还分别与电阻的一端、电容的一端连接；电阻的另一端连接高电平，电容的另一端以及铂热电阻PT100的第二端口接地。

差分比较电路112包括：第一运算放大电路；第一运算放大电路的正极输入端口作为第一电压输入端；第一运算放大电路的负极输入端口作为第二电压输入端，接收主控制器输出的电流值通过预设电阻所形成的第二电压值；第一运算放大电路的输出端口向主控制器输出差分电压。

上述三路电机测温电路的电路图分别如图4、图5、图6所示。

主控制器还与第二运算放大电路连接，参见图7所示。第二运算放大电路的正极输入端口接收主控制器所输出的恒流源电流；第二运算放大电路的负极输入端口与第二运算放大电路的输出端口连接；第二运算放大电路的输出端口向差分比较电路输出电流值。

参见图4-图7所示，LM324V运算放大器将主控制器输出的0.25VA恒流源进行隔离，在第一路电机测温电路中，温度电阻通过T100_1端子接入，和电阻R219串联，对+3.3V电源电压进行分压，分压后输入运算放大器LM324进行比例变换，同时和+0.25VA1经电阻R221输入LM324的电压形成差分比较电路，后将差分电压经运算放大器和电阻R225输出，形成第一路温度信号。

在第二路电机测温电路中，温度电阻通过T100_2端子接入，和电阻R215串联，对+3.3V电源电压进行分压，分压后输入运算放大器LM324进行比例变换，同时和+0.25VA1经电阻R226输入LM324的电压形成差分比较电路，后将差分电压经运放和电阻R220输出，形成第二路温度信号。

在第三路电机测温电路中，温度电阻通过T100_3端子接入，和电阻R216串联，对+3.3V电源电压进行分压，分压后输入运算放大器LM324进行比例变换，同时和+0.25VA1经电阻R243输入LM324的电压形成差分比较电路，后将差分电压经运放和电阻R245输出，形成第三路温度信号。同时将三路温度信号输入到主控制器中进行温度计算，得到最后的实际温度。

此外，参见图8所示，本实施例所提供的装置中还包括AD采样电路14。AD采样电路14分别与主控制器13及三路电机测温电路11连接；AD采样电路14用于采集三路电机测温电路输出的温度信号，并将温度信号发送至主控制器13；温度信号包括：第一温度信号、第二温度信号、第三温度信号；主控制器根据温度信号进行计算，得到实际温度值；实际温度值包括：第一温度值、第二温度值、第三温度值。

具体的，主控制器13采用软件线性补偿的方式，根据AD采样电路14所采集的温度信号，计算出对应的电阻值，再通过查询PT100的标准分度表，计算出对应的实际温度值。

本实用新型实施例提供的电机温度监测装置，能够对在线运行中的电机温度进行实时监测，及时发现电机运行过程中存在的安全隐患，保证电机的正常运行。

进一步的，本实施例所提供的装置还包括：报警装置15。该报警装置15与主控制器13连接，主控制器13根据上述第一温度值、第二温度值、第三温度值和/或第四温度值，判断电机温度是否异常，如果是，控制报警装置15进行报警。报警装置15包括灯光报警器、声音报警器、语音播报器中至少一种。

作为一种优选实施方式，上述电机温度监测装置还包括：通信接口16、无线通信模块17。环境温度采集电路12通过通信接口16与主控制器13进行数据交互；主控制器13与无线通信模块17连接；主控制器13通过无线通信模块17与监控平台进行通信。

本实施例中，上述通信接口16采集I₂C接口。无线通信模块17包括：GPRS、3G、4G、WIFI、NB-LoT等远程通信模块。监控平台包括：云服务器、监控显示器或手持终端，其中，手持终端包括：智能手机、iPad等。主控制器可以对电机温度信息进行实时监控，并进行温度异常判断，将监测结果通过无线通信模块17，发送给监控平台，进而使用户能通过网络或手机APP远程查看电机的实时温度状态，清晰直观，解决了用户希望实时查看电机数据和状态的痛点问题，而且能在故障发生的第一时间进行告警，及时排除故障，克服了人工检修的诸多弊端，并可以避免因故障进一步扩大造成的停电、停产等严重后果。

此外，本实施例所提供的电机温度监测装置能对电机运行过程中的温度数据进行在线监控，并通过无线GPRS/3G/4G/Wifi等通讯方式，将电机的实时数据传送到远方云平台，实现电机的智能化和网络化。在远方云平台上，搭建电机云大数据平台，实现对智能电机的综合管理和维护。

实施例二：

本实用新型实施例还提供一种智能电机，参见图9所示，该智能电机包括电机本体21以及如实施例一所述的电机温度监测装置22。

电机温度监测装置22与电机本体21连接，实时监测电机本体21的温度信息，并根据温度信息进行预警。

因为电机温度监测装置和电机本体结合为一体，形成智能电机，对用户来讲，使用方法和注意事项同普通电机一样，不需要额外的专业知识，可以应用在大量的中低压电机中，而中低压电机占据能源消耗的70％，通过对中低压电机的大数据分析，形成电机指数，有助于指导减少能源消耗、提高电机效率具有重大的经济价值和社会价值。

本实用新型实施例所提供的智能电机，包含了实施例一所述的电机温度监测装置，同样可以实现上述功能，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机温度监测装置，其特征在于，包括：三路电机测温电路、环境温度采集电路及主控制器；

所述三路电机测温电路的温度传感器设置于电机内部，分别采集电机绕组的第一温度信号、电机中心轴的第二温度信号及所述电机中心轴的第三温度信号；

所述主控制器根据所述第一温度信号、所述第二温度信号、所述第三温度信号进行计算，得到第一温度值、第二温度值、第三温度值；

所述环境温度采集电路安装于电机的接线盒中，用于采集所述接线盒内的第四温度值，并将所述第四温度值发送至所述主控制器。

2.根据权利要求1所述的电机温度监测装置，其特征在于，每路所述电机测温电路包括：PT100测温电路、差分比较电路；

所述PT100测温电路与所述差分比较电路连接；

所述PT100测温电路采集待测物的温度阻值，并将通过所述温度阻值进行分压后的第一电压值输入所述差分比较电路；

所述差分比较电路根据所述第一电压值及所述主控制器所输出的电流值通过预设电阻形成的第二电压值进行差分运算，将差分电压作为温度信号，输出至所述主控制器。

3.根据权利要求2所述的电机温度监测装置，其特征在于，所述PT100测温电路包括：铂热电阻PT100、电阻、电容；

所述铂热电阻PT100的第一端口作为电压输出端，与所述差分比较电路的第一电压输入端连接，用于输出所述第一电压值；

所述铂热电阻PT100的第一端口还分别与所述电阻的一端、所述电容的一端连接；

所述电阻的另一端连接高电平，所述电容的另一端以及所述铂热电阻PT100的第二端口接地。

4.根据权利要求3所述的电机温度监测装置，其特征在于，所述差分比较电路包括：第一运算放大电路；

所述第一运算放大电路的正极输入端口作为所述第一电压输入端；

所述第一运算放大电路的负极输入端口作为第二电压输入端，接收所述主控制器输出的所述电流值；

所述第一运算放大电路的输出端口向所述主控制器输出所述差分电压。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电机温度监测装置，其特征在于，所述主控制器还与第二运算放大电路连接；

所述第二运算放大电路的正极输入端口接收所述主控制器所输出的恒流源电流；

所述第二运算放大电路的负极输入端口与所述第二运算放大电路的输出端口连接；

所述第二运算放大电路的输出端口向所述差分比较电路输出所述电流值。

6.根据权利要求1所述的电机温度监测装置，其特征在于，所述环境温度采集电路包括：测温芯片LM75。

7.根据权利要求1所述的电机温度监测装置，其特征在于，还包括：报警装置；

所述报警装置与所述主控制器连接；

所述主控制器根据所述第一温度值、所述第二温度值、所述第三温度值和/或所述第四温度值，判断电机温度是否异常，如果是，控制报警装置进行报警。

8.根据权利要求1所述的电机温度监测装置，其特征在于，还包括AD采样电路；

所述AD采样电路分别与所述主控制器及所述三路电机测温电路连接；

所述AD采样电路用于采集所述三路电机测温电路输出的温度信号，并将所述温度信号发送至所述主控制器；所述温度信号包括：所述第一温度信号、所述第二温度信号、所述第三温度信号；

所述主控制器根据所述温度信号进行计算，得到实际温度值；所述实际温度值包括：第一温度值、所述第二温度值、所述第三温度值。

9.根据权利要求1所述的电机温度监测装置，其特征在于，还包括：通信接口、无线通信模块；

所述环境温度采集电路通过所述通信接口与所述主控制器进行数据交互；

所述主控制器与所述无线通信模块连接；

所述主控制器通过所述无线通信模块与监控平台进行通信。

10.一种智能电机，其特征在于，包括电机本体以及如权利要求1至9任一项所述的电机温度监测装置；

所述电机温度监测装置与所述电机本体连接，实时监测所述电机本体的温度信息，并根据所述温度信息进行预警。