CN208595931U - 用于感测电机的系统和物联网系统 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于感测电机的系统和物联网系统。在此描述的用于感测电机的系统包括：一个或多个无线传感器，布置在所述电机的外表面上，并且被配置为感测所述电机的参数并产生表示所述参数的传感器信号；以及读取器，被配置为从一个或多个所述无线传感器接收所述传感器信号。根据本公开的实施例，能够在不改变电机的构造的情况下准确地感测电机的参数。

Description

用于感测电机的系统和物联网系统

技术领域

本公开涉及用于感测电机的系统和物联网系统。

背景技术

电机作为动力源而广泛用于各种应用中，并且对于各种应用的正常运行起到至关重要的作用。为了确保电机正常地操作，期望通过感测电机的操作参数来监控电机。

已知各种传感器被应用于感测电机的诸如温度等的操作参数。传感器的类型和布置对传感器的精度和安全性产生影响，这转而影响电机的可靠性和安全性。

已提出了在电机内的转子上布置传感器以用于感测电机的转子的参数的方案。然而正如将在下文详细分析的那样，这种方案需要将传感器设置在电机内部，并且需要各种绝缘和其他保护措施来确保传感器在电机内正常地操作。然而，发明人经过研究发现，这种方案也存在这其自身的弊病。

为了提高针对电机的监控可靠性和安全性，期望提供适当类型的传感器的改进布置而不改变电机的构造。

实用新型内容

本公开的实施例的目的在于提供用于感测电机的系统和物联网系统，其能够在不改变电机的构造的情况下准确地感测电机的参数。

根据一个方面，提供一种用于感测电机的系统。该系统包括：一个或多个无线传感器，布置在所述电机的外表面上，并且被配置为感测所述电机的参数并产生表示所述参数的传感器信号；以及读取器，被配置为从一个或多个所述无线传感器接收所述传感器信号。

在一些实施例中，所述无线传感器与所述电机热接触，并且被配置为感测所述电机的温度。

在一些实施例中，所述电机包括一个或多个翅片部件，并且所述无线传感器与所述翅片部件热接触。

在一些实施例中，所述无线传感器与所述翅片部件的侧壁热接触。

在一些实施例中，所述无线传感器通过支撑件与所述翅片部件热接触。

在一些实施例中，所述翅片部件包括散热片。

在一些实施例中，所述无线传感器耦合到所述电机，并且被配置为感测所述电机的湿度或振动。

在一些实施例中，所述无线传感器包括RFID传感器，并且所述读取器包括RFID读取器。

在一些实施例中，所述无线传感器包括NFC传感器，并且所述读取器包括NFC读取器。

在一些实施例中，所述系统进一步包括智能设备，所述智能设备电耦合到所述读取器，并且被配置为对所述传感器信号进行信号处理。

在一些实施例中，所述读取器被集成在所述智能设备内。

在一些实施例中，所述智能设备包括感测单元，所述感测单元被配置为感测与所述电机相关联的温度、湿度和振动中的至少一种。

在一些实施例中，所述智能设备包括通信单元，所述通信单元被配置为与所述电机外部的设备进行通信。

在一些实施例中，所述无线传感器为无源传感器，并且包括：感测元件，其被配置为感测所述参数；以及前端元件，其被配置为接收无线信号并且根据所接收的无线信号来存储用于所述感测元件的能量。

在一些实施例中，所述无线传感器为有源传感器，并且包括：感测元件，其被配置为感测所述参数；以及电源，其被配置为向所述感测元件供电。

根据另一个方面，提供一种物联网系统。该物联网系统包括前述的用于感测电机的系统。

根据本公开的实施例，用于感测电机的系统通过适当类型的传感器的改进布置来在不改变电机的构造的情况下准确地感测电机的参数，从而提高针对电机的监控可靠性和安全性。

附图说明

图1A示出了根据本公开的实施例的感测系统和电机的框图；

图1B示出了根据本公开的实施例的电机的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的感测系统的示意图；

图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的在电机102上的感测系统100的布置的示意图；

图3C和图3D示出了根据本公开的实施例的在电机102上的感测系统100的布置的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的无线传感器和读取器的示意图；

图5示出了根据本公开的实施例的无线传感器和读取器的示意图；

图6示出了根据本公开的实施例的无线传感器的示意图；

图7示出了根据本公开的实施例的无线传感器的示意图；

图8示出了根据本公开的实施例的物联网系统的框图；

图9示出了根据本公开的实施例的在电机处于静态模式中时感测到的温度测量结果的图；以及

图10示出了根据本公开的实施例的在电机处于正常操作模式中时感测到的温度测量结果的图。

应当理解，附图中的各个元件未按比例绘制，并且相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同元件。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，并不旨在表示可以实践本文中描述的概念的唯一配置。详细描述包括具体细节以用于提供对各种概念的透彻理解的目的。然而，对于本领域技术人员来说很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，为了避免混淆这样的概念，以框图形式示出了公知的结构和组件。

前文提到，已提出了在电机内的转子上布置传感器以用于感测电机的转子的参数的方案。例如，欧洲专利申请公开EP2887511A1提出了用于测量至少电机的移动部件上的温度的传感器组件。在此方案中，有源无线传感器单元用于将在移动部件上测量的温度值转换为电信号，该电信号被传输至布置在移动部件外部的电控制单元。

又如，欧洲专利申请公开EP2434622A2提出了转子表面的实时测量，其中至少一个具有集成传感器的RFID标签被放置在转子上以从转子测量操作数据，RFID读取器实时读取从转子测得的操作数据。

但是，这种方案需要附加设置用于电机内的传感器的绝缘和其他保护措施，而且增加传感器在电机内的设计约束。此外，这种方案需要改变电机本身的构造，从而增加了电机的结构复杂度、不稳定因素和维护难度。

总体而言，本公开的实施例采用了适当类型的无线传感器的改进布置，以便在不改变电机的构造的情况下，准确地感测电机的参数。在各个实施例中，一个或多个无线传感器与读取器通信地耦合以形成卫星式的传感器网络，并且布置在电机的适当外表面上以准确地、可靠地并且便利地感测电机的操作参数。在一些实施例中，无线传感器与电机的翅片部件热接触以感测电机的温度。在其他实施例中，无线传感器与电机耦合以感测电机的诸如湿度和振动等其他参数。在一些实施例中，无线传感器为不具有电源的无源传感器。在替代实施例中，无线传感器为具有电源的有源传感器。

图1A示出了根据本公开的实施例的感测系统和电机的框图。如图1A所示，感测系统100耦合到电机102，以用于感测电机102的操作参数或者与电机102相关联的其他参数。在一些实施例中，感测系统100可以针对电机102感测温度、湿度和振动中的至少一种。

图1B示出了根据本公开的实施例的电机的示意图。本文中描述的电机可以是任何已知类型的电机。如图1B所示，电机102可以包括一个或多个翅片部件104。在一些实施例中，翅片部件104可以从电机102的壳体部分突出，以增加电机102的暴露于外部环境的外表面的面积。在一些实施例中，翅片部件104可以是或者可以包括电机102的散热片。在一些实施例中，针对翅片部件104的参数与针对电机102内部的参数更加直接相关联。在一些实施例中，在翅片部件104与电机102内部之间具有更直接的热耦合关系，使得翅片部件104的温度与电机102内部的温度更加直接地相关联。因此，针对翅片部件104的温度感测能够更准确地反映出电机102的内部温度。

图2示出了根据本公开的实施例的感测系统的示意图。如图2中的虚线框所示，感测系统100包括一个或多个无线传感器202和读取器204，无线传感器202经由无线通信与读取器204耦合。

无线传感器202布置在电机102的外表面上。无线传感器202被配置为感测电机102的参数，并且产生表示该参数的传感器信号。在一些实施例中，无线传感器202可以与电机102热接触，并且被配置为感测电机102的温度。在其他实施例中，无线传感器202可以以适当方式耦合到电机102，并且被配置为感测电机102的湿度或振动。在一些实施例中，多个无线传感器202中的至少一部分可以被配置为感测电机102的温度，并且多个无线传感器202中的至少另一部分可以被配置为感测电机102的湿度或振动。

读取器204被配置为从一个或多个无线传感器202无线地接收传感器信号。在一些实施例中，读取器204包括天线部件以与无线传感器202进行无线通信。读取器204可以布置在距离无线传感器202的任何位置处，只要读取器204能够与无线传感器202进行无线通信即可。

如图2中的虚线框所示，感测系统100可以进一步包括智能设备206。在一些实施例中，智能设备206可以电耦合到读取器204，并且被配置为从读取器204接收传感器信号，并且对传感器信号进行信号处理。在一些实施例中，智能设备206可以对一个或多个传感器信号进行任何适当的信号处理，以期望地方式处理和呈现感测到的电机102的参数。在一些实施例中，智能设备206可以将控制信号发送到读取器204，以对读取器204进行配置。在一些实施例中，读取器204可以被集成在智能设备206内。在替代实施例中，读取器204可以与智能设备206分离。

在一些实施例中，智能设备206可以包括感测单元208，感测单元208可以包括多个传感器模块，并且被配置为感测与电机102或智能设备206相关联的参数，例如温度、湿度和振动中的至少一种，以产生表示该参数的感测信号。感测单元208提供除了由无线传感器202感测的传感器信号之外的感测信号。在一些实施例中，智能设备206可以将由无线传感器202感测的传感器信号与由感测单元208感测的感测信号进行比较，以便进行期望的分析和控制。

在一些实施例中，智能设备206可以包括通信单元210，通信单元210可以被配置为与智能设备206外部或电机102外部的设备212、214进行通信。在一些实施例中，通信单元210可以经由任何已知的无线通信或有线通信来与设备212、214交换信息。在一些实施例中，设备212可以包括用户终端。在一些实施例中，设备214可以包括网关设备，该网关设备通信耦合到云端216。在一些实施例中，通信单元210可以经由设备212通信耦合到云端216。通过对感测系统100的这样的布置，能够期望地监控电机102并且期望地配置无线传感器202和读取器204。

在上面描述中，智能设备206被配置为对由无线传感器202产生的传感器信号进行信号处理，并且与设备212、214进行通信。应当理解的是，在替代实施例中，在感测系统100中可以省略智能设备206，并且读取器204可以进一步被配置为对传感器信号进行信号处理，并且与设备212、214进行通信。

图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的在电机102上的感测系统100的布置的示意图。图3A示出了该布置的俯视图，图3B示出了该布置的截面图。

参照图3A和图3B，在一些实施例中，电机102包括向外突出的翅片部件104，无线传感器202与翅片部件104热接触并且被配置为针对电机102感测温度。在一些实施例中，无线传感器202可以与翅片部件104的侧壁热接触。在一些实施例中，无线传感器202可以与翅片部件104的侧壁直接接触。在其他实施例中，无线传感器202可以经由导热部件设置在翅片部件104的侧壁上。

读取器204布置在无线传感器202附近，并且被配置为与无线传感器202进行无线通信。在一些实施例中，读取器204布置在翅片部件104上方。在一些实施例中，读取器204与翅片部件104的端部接触。在其他实施例中，读取器204通过支撑部件设置在翅片部件104上方。读取器204的尺寸，更具体地读取器204的天线部件的尺寸可以以任何适当方式来被设置，只要能够与卫星式无线传感器202分别进行无线通信即可。

在图3A和图3B的实施例中，在翅片部件104的侧壁处感测到的翅片部件104的温度与电机102内部的温度更加直接地相关联，并且与在电机102的其他部分处感测到的温度相比能够更准确地反映出电机102内部的温度，如关于图1B描述。而且，无线传感器202的上述布置不要求改变电机102本身的构造。此外，传感器信号的无线传输允许更加便利地安装传感器。因此，根据本实施例的感测系统100在不改变电机102的构造的情况下能够更准确地且更便利地感测电机102的温度。

图3C和图3D示出了根据本公开的实施例的在电机102上的感测系统100的布置的示意图。图3C示出了该布置的俯视图，图3D示出了该布置的截面图。

参照图3C和图3D，在一些实施例中，电机102包括向外突出的翅片部件104，并且感测系统100包括支撑件302。在一些实施例中，无线传感器布置在支撑件302上。在一些实施例中，支撑件302被配置为支撑无线传感器202，并且将无线传感器202与翅片部件104热接触。在一些实施例中，支撑件302跨翅片部件104而设置，并且与翅片部件104热接触。支撑件302可以在与翅片部件104延伸的方向垂直的方向上跨任何数目的翅片部件104而设置。在一些实施例中，支撑件302可以包括任何具有良好导热性的材料。如图3D所示，在一些实施例中，支撑件302可以包括与无线传感器202热接触的水平部分和用于支撑该水平部分的垂直部分，该垂直部分可以与翅片部件104的侧壁热接触并且沿着翅片部件104的侧壁延伸。此外，读取器204如上所述地布置在无线传感器202附近。

在图3C和图3D所示的实施例中，无线传感器202通过支撑件302设置在翅片部件104上方，并且与翅片部件104的侧壁热接触。无线传感器202在支撑件302上的布置可以避免突出的翅片部件104阻挡从无线传感器202发射的传感器信号。因此，除了在不改变电机102的构造的情况下能够更准确地且更便利地感测电机102的温度之外，根据本实施例的感测系统100中的读取器204能够接收更高强度的传感器信号，使得感测系统100能够布置更多数目的无线传感器202，以获得更多温度测量结果，从而获得更准确的测量结果。

尽管上面参照图3A至图3D描述的在电机102上的感测系统100的布置用于感测电机102的温度，可以理解的是，上述布置也可以用于感测电机102的湿度和振动。针对翅片部件104的参数与针对电机102内部或外部的参数直接相关联，并且能够较准确地反映电机102内部或外部的相关条件。

尽管上面参照图3A至图3D描述了感测系统100的无线传感器202布置在电机102的翅片部件104上以用于感测电机102的参数，可以理解的是，感测系统100的无线传感器202也可以布置在电机102的其他期望的外表面上，以用于感测电机102的诸如温度、湿度和振动等的参数。

图4示出了根据本公开的实施例的无线传感器和读取器的示意图。在一些实施例中，无线传感器202包括RFID传感器402，并且读取器204包括RFID读取器404。如图4所示，RFID传感器402可以通过RFID(射频识别)技术与RFID读取器404进行通信。在一些实施例中，感测系统100可以使用超高频(UHF)RFID技术。在替代实施例中，感测系统100可以使用其他频率RFID技术。在一些实施例中，RFID传感器402和RFID读取器404可以分别包括任何已知类型的RFID传感器和RFID读取器。在一些实施例中，RFID传感器402可以是不具有电源的无源RFID传感器。在替代实施例中，RFID传感器402可以是具有电源的有源RFID传感器。

图5示出了根据本公开的实施例的无线传感器和读取器的示意图。在一些实施例中，无线传感器202包括NFC传感器502，并且读取器204包括NFC读取器504。如图5所示，NFC传感器502可以通过NFC(近场通信)技术与NFC读取器504进行通信。在一些实施例中，NFC传感器502和NFC读取器504可以分别包括任何已知类型的NFC传感器和NFC读取器。在一些实施例中，NFC传感器502可以是不具有电源的无源NFC传感器，例如NFC标签。在替代实施例中，NFC传感器502可以是具有电源的有源NFC传感器，例如包括印刷电池的NFC记录器。

图6示出了根据本公开的实施例的无线传感器的示意图。在一些实施例中，无线传感器202为无源传感器，例如无源RFID传感器或无源NFC传感器。无源传感器不具有电源，而是通过相应读取器的天线部件来被上电并且收获无线功率。

如图6所述，无线传感器202可以包括感测元件602和前端元件604。感测元件602可以被配置为感测电机102的参数并产生表示该参数的传感器信号。在一些实施例中，感测元件602可以包括热电偶、湿度感测元件、振动感测元件等。在一些实施例中，感测元件602可以包括外部探头。前端元件604可以被配置为接收无线信号，并且根据接收到的无线信号来存储用于感测元件602的能量。在一些实施例中，前端元件604例如从读取器204收获进入的无线信号并且将无线功率能量存储在电容器中，以用于感测元件602的正常操作。应当理解的是，无源无线传感器202可以进一步包括其他公知元件，例如天线、信号处理元件、控制元件等。根据本公开的实施例，感测系统100可以采用无源无线传感器，使得针对电机102的参数感测不太会受到电源变化的影响，从而产生可靠的感测结果，并且提供对电机102的可靠的监控。

图7示出了根据本公开的实施例的无线传感器的示意图。在一些实施例中，无线传感器202为有源传感器。如图7所述，无线传感器202可以包括感测元件702和电源704。感测元件702可以被配置为感测电机102的参数并产生表示该参数的传感器信号。在一些实施例中，感测元件702可以包括热电偶、湿度感测元件、振动感测元件等。在一些实施例中，感测元件702可以包括外部探头。电源704可以被配置为向感测元件702供电。在一些实施例中，电源704可以包括电池或其他直流电源等。应当理解的是，有源无线传感器202可以进一步包括其他公知元件，例如天线、信号处理元件、控制元件等。

图8示出了根据本公开的实施例的物联网系统的框图。如图8所示，物联网系统800包括上述实施例中描述的感测系统100。在一些实施例中，物联网系统800可以进一步包括控制系统802，感测系统100和电机102可以经由有线或无线通信来耦合到控制系统802。在一些实施例中，控制系统802可以被配置为监测由感测系统100感测的电机102的参数。在一些实施例中，控制系统802可以进一步被配置为控制感测系统100和/或电机102的操作和/配置。在一些实施例中，物联网系统800可以包括多个感测系统100和多个电机102。

图9示出了根据本公开的实施例的在电机处于静态模式中时感测到的温度测量结果的图。如图9所示，6个曲线图Ant2-333至Ant2-338示出了由6个无线传感器202感测到的静态模式中的电机102的温度。在每个曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示温度。如图9所示，与6个曲线图相关联的温度测量结果表示静态模式中的电机102的温度随时间实质上恒定，从而准确地呈现出电机102的温度。

图10示出了根据本公开的实施例的在电机处于正常操作模式中时感测到的温度测量结果的图。如图10所示，6个曲线图Ant2-333至Ant2-338示出了由6个无线传感器202感测到的正常操作中的电机102的温度。在每个曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示温度。如图10所示，与6个曲线图相关联的温度测量结果表示正常操作模式中的电机102的温度随时间变化，从而准确地呈现出电机102的温度。

根据本公开的实施例，感测系统能够通过卫星式的无线传感器在电机的翅片部件上的布置来在不改变电机构造的情况下准确地、可靠地并且便利地测量电机的参数。

提供本公开的先前描述是为了使得本领域任何技术人员能够制作或使用本公开。众所周知的元件将不被详细描述或被省略，以便不模糊本文中所公开的方面和示例的相关细节。对于本领域技术人员来说，在不脱离由权利要求限定的本公开内容的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，本公开不旨在限于本文中描述的示例，而是符合与本文中公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (16)

1.一种用于感测电机(102)的系统(100)，其特征在于，包括：

一个或多个无线传感器(202)，布置在所述电机(102)的外表面上，并且被配置为感测所述电机(102)的参数并产生表示所述参数的传感器信号；以及

读取器(204)，被配置为从一个或多个所述无线传感器(202)接收所述传感器信号。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)与所述电机(102)热接触，并且被配置为感测所述电机(102)的温度。

3.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，所述电机(102)包括一个或多个翅片部件(104)，并且所述无线传感器(202)与所述翅片部件(104)热接触。

4.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)与所述翅片部件(104)的侧壁热接触。

5.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)通过支撑件(302)与所述翅片部件(104)热接触。

6.根据权利要求3所述的系统(100)，其特征在于，所述翅片部件(104)包括散热片。

7.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)耦合到所述电机(102)，并且被配置为感测所述电机(102)的湿度或振动。

8.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)包括RFID传感器(402)，并且所述读取器(204)包括RFID读取器(404)。

9.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)包括NFC传感器(502)，并且所述读取器(204)包括NFC读取器(504)。

10.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，进一步包括智能设备(206)，所述智能设备(206)电耦合到所述读取器(204)，并且被配置为对所述传感器信号进行信号处理。

11.根据权利要求10所述的系统(100)，其特征在于，所述读取器(204)被集成在所述智能设备(206)内。

12.根据权利要求10所述的系统(100)，其特征在于，所述智能设备(206)包括感测单元(208)，所述感测单元(208)被配置为感测与所述电机(102)相关联的温度、湿度和振动中的至少一种。

13.根据权利要求10所述的系统(100)，其特征在于，所述智能设备(206)包括通信单元(210)，所述通信单元(210)被配置为与所述电机(102)外部的设备(212、214)进行通信。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)为无源传感器，并且包括：

感测元件(602)，其被配置为感测所述参数；以及

前端元件(604)，其被配置为接收无线信号并且根据所接收的无线信号来存储用于所述感测元件(602)的能量。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的系统(100)，其特征在于，所述无线传感器(202)为有源传感器，并且包括：

感测元件(702)，其被配置为感测所述参数；以及

电源(704)，其被配置为向所述感测元件(702)供电。

16.一种物联网系统(800)，其特征在于，包括根据权利要求1至15中任一项所述的系统(100)。