CN211377824U - 用于电机的状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

在各方面中，本实用新型提供了一种用于监测电机的状态的状态监测装置。状态监测装置包括：壳体，其附接在电机的框架上；壳体内的一个或多个传感器，用于测量电机的一个或多个参数；以及一个或多个磁性线圈，其电连接到位于壳体中的电能存储单元。一个或多个磁性线圈通过电机框架中的孔口定位于定子铁芯中的腔内，并与电机的一个或多个绕组形成感应电路，用于向电能存储单元供应电流。

Description

用于电机的状态监测装置
技术领域
本实用新型涉及状态监测装置。更特别地，本实用新型涉及安装在电机上的自供电状态监测装置。
背景技术
电机的资产管理和状态监测是使用传感器和状态监测装置执行的，该传感器和状态监测装置可为手持式的或可安装在电气设备上。通常，安装在电机上的状态监测装置由位于装置内的电池和/或通过来自电机接线盒(terminal box)的电连接来供电。
为了由接线盒供电，在状态监测装置或传感器装置的安装期间，必须从装置到电动机的接线盒进行电连接。这要求在安装期间使电动机离线，这会导致安装期间的停机时间。此外，错误的布线可导致损坏装置或电机本身。为了克服这个问题，越来越多的装置完全由装置本身内的电池供电。
然而，由于一个或多个电池上可用功率低，装置必须在低功率模式下操作。在此情况下，必须避免使用具有高数据速率和高能量的连接协议(如WIFI)。此外，由于电池寿命有限，因此该装置将需要定期更换电池以确保装置可用性。这通常是不希望的。
因此，鉴于上述论述，需要一种满足上述问题的状态监测装置。
实用新型内容
上文提到的缺陷、缺点和问题在本文中解决，这将通过阅读和理解以下说明书来理解到。
一方面，本实用新型提供了一种用于监测电机的状态的状态监测装置。状态监测装置包括：壳体，其附接在电机的框架上；壳体内的一个或多个传感器，用于测量电机的一个或多个参数；以及一个或多个磁性线圈，其电连接到位于壳体中的电能存储单元。一个或多个磁性线圈通过电机框架中的孔口定位于定子铁芯(stator core)中的腔内，并与电机的一个或多个绕组形成感应电路，用于向电能存储单元供应电流。
在一个实施例中，来自一个或多个磁性线圈的第一磁性线圈的对称轴线平行于第一轴线，并且来自一个或多个磁性线圈的第二磁性线圈的对称轴线垂直于第一轴线。在一个实施例中，状态监测装置的壳体包括具有外螺纹的螺栓，该外螺纹能够与位于定子铁芯的腔内的内螺纹耦合，以用于将定子铁芯与电机的框架锁定并且将状态监测装置附接到电机上。温度传感器容纳在螺栓中的中空室中，并且配置为测量电机内的温度。类似地，在一个实施例中，螺栓包括用于容纳一个或多个磁性线圈的中空室。
本文描述了不同范围的系统和方法。除该概述中所描述的方面和优点之外，其它方面和优点将通过参照附图和参照以下的详细描述变得清楚。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的各种实施例的安装在电机上的状态监测装置的前视图；
图2示出了根据本实用新型的各种实施例的安装在电机上的状态监测装置的截面视图；以及
图3示出了根据本实用新型的各种实施例的状态监测装置。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照了形成其一部分的附图，且附图中通过图示示出了可实施的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例，以允许本领域的技术人员能够实施实施例，且将理解的是，其它实施例可使用，且可作出逻辑、机械、电气和其它变化，而不脱离实施例的范围。因此，以下详细描述不看作是限制意义。
本实用新型公开了一种状态监测装置，其能够由电机通过感应装置无线地供电。因此，电机本身充当能量源，该能量源可利用来为状态监测装置供电，从而消除了电流连接的需要。这些方面在下面进一步阐释。
图1和图2分别示出了根据本实用新型的各种实施例的安装在电机110上的状态监测装置120的前视图100和截面视图200。在实例中，电机110是具有旋转轴线130(也称为旋转的轴线130)的电动机110。
状态监测装置120包括附接在电机110的框架上的壳体(在图3中示为壳体310)、用于测量电机110的一个或多个参数的一个或多个传感器(附图中未示出)、用于从传感器接收测量值并用于确定电机110的状态的一个或多个处理器(在图3中示为处理器320)，以及用于将电机110的状态传输至操作者装置或服务器(图中未示出)的网络接口(在图3中示为网络接口330)。
一个或多个传感器容纳在电机的壳体内。在一个实施例中，一个或多个传感器包括温度传感器、磁场传感器、声学传感器和振动传感器。传感器、处理器320和网络接口330由能量源或电源340供电。在一个实施例中，电源340包括电能存储单元。
使用螺栓(在图3中显示为螺栓350)将状态监测装置120的壳体310附接到电动机110的框架。螺栓350也称为安装螺钉或锁紧螺钉，并且由非铁磁材料如不锈钢制成。状态监测装置120的螺栓350位于电动机110的框架和定子铁芯内。
在将状态监测装置120安装在电动机110上期间，孔钻到电动机110的框架中。继续进行钻孔，直到在电动机110的定子铁芯内形成足够深度的腔为止。在一个实施例中，内螺纹攻入框架中的开口和电动机110的定子铁芯中的腔中。螺栓350包括外螺纹，该外螺纹能够与位于定子铁芯的钻出的腔内的内螺纹耦合，以用于将定子铁芯与电动机110的框架锁定并且将状态监测装置120附接在电动机110上。在攻螺纹之后，将状态监测装置120的螺栓350拧到电动机110的框架和定子铁芯中的螺纹上。在另一个实施例中，螺栓350通过在定子铁芯的腔内使用环氧树脂或其它添加手段而固定在定子铁芯中。螺栓350防止定子铁芯相对于电动机110的框架旋转。
为了从电动机110获取能量，状态监测装置110包含电连接到电源340的电能存储单元的一个或多个磁性线圈(在图3中示为磁性线圈343和345)。螺栓350包含中空室，磁性线圈343和345容纳在中空室内。在一个实施例中，磁性线圈343和345使用环氧树脂保持在螺栓350的中空室内。
在将状态监测装置120安装在电机110上时，磁性线圈343和345通过电机框架中的孔口位于定子铁芯中的腔内。磁性线圈343和345与电动机110的一个或多个绕组(当电动机110通电时)形成感应电路，用于向状态监测装置110的电能存储单元供应电流。
由于螺栓350是非铁磁性的，因此在电动机内产生的磁通量穿过螺栓350的中空室并与磁性线圈343和345耦合。磁性线圈位于定子铁芯内部，其中磁通密度通常为1特斯拉，而在壳体外部则其可能弱1000倍，并从而使得能够有效地从电动机110获取能量。
在一个实施例中，提供了一种功率转换装置，用于转换来自磁性线圈343和345的电功率，并将转换的功率提供给电能存储单元。在另一实施例中，一个或多个二极管设在磁性线圈和电能存储单元之间，以用于确保能量从线圈到电能存储单元的单向流动，并用于对来自磁性线圈的电流进行整流。本领域技术人员应注意，尽管在图2上所示的状态监测装置120的电路配置中使用了半波整流器电路，但是使用四个二极管的全波整流电路也可同样用于转换线圈中感应的功率。类似地，可将各种其它整流手段与线圈343和345一起使用。
在一个实施例中，磁性线圈343的对称轴线平行于第一轴线，并且来自一个或多个磁性线圈的第二磁性线圈的对称轴线垂直于第一轴线。第一轴线平行于电动机110的旋转轴线130。在一个实施例中，环路中的一个具有相对于电动机110的磁场的磁通矢量的最大45度角，而与螺栓的旋转位置无关，由此线圈与定子铁芯中的磁通矢量(其与电动机旋转轴线相切)成45度角。这样，在线圈中的任何一个中产生的电动势都大于N(匝数)×A(线圈的横截面)× Sin(45度)×磁通密度的变化率。
在一个实施例中，温度传感器360容纳在螺栓350的中空室中。通过在插入到电动机110中的螺栓350内设置温度传感器360，温度传感器360能够精确地测量电动机110的铁芯温度。
本书面描述使用了实例来描述包括最佳模式的本文的主题，且还允许本领域的任何技术人员制作和使用本主题。本主题的可专利范围由权利要求书限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种用于监测电机(110)的状态的状态监测装置(120)，其特征在于，所述状态监测装置(120)包括：
a. 附接在所述电机(110)的框架上的壳体(310)；
b. 用于测量所述电机(110)的一个或多个参数的一个或多个传感器(360)，所述一个或多个传感器容纳在所述电机(110)的壳体内；
c. 电连接到定位于所述壳体(350)中的电能存储单元的一个或多个磁性线圈(343,345)，所述一个或多个磁性线圈(343,345)通过所述电机(110)的框架中的孔口定位于所述定子铁芯的腔内；
其中所述磁性线圈(343,345)与所述电机(110)的一个或多个绕组形成感应电路，用于向所述电能存储单元供应电流。
2.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，来自所述一个或多个磁性线圈(343,345)的第一磁性线圈(343)的对称轴线平行于第一轴线，并且来自所述一个或多个磁性线圈(343,345)的第二磁性线圈(345)的对称轴线垂直于所述第一轴线，其中所述第一轴线平行于所述电机(110)的旋转轴线(130)。
3.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述壳体(310)包括螺栓(350)，所述螺栓(350)具有外螺纹，所述外螺纹能够与定位于所述定子铁芯的腔内的内螺纹耦合，以用于将所述定子铁芯与所述电机(110)的框架锁定，并且将所述状态监测装置(120)附接在所述电机(110)上。
4.根据权利要求1所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述状态监测装置(120)还包括配置为从所述一个或多个传感器接收测量值并确定所述电机(110)的状态的一个或多个处理器(320)，以及配置为与服务器通信的网络接口(330)；其中所述一个或多个传感器、一个或多个处理器(320)和所述网络接口(330)中的至少一个由所述电能存储单元供电。
5.根据权利要求2所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述第一磁性线圈和所述第二磁性线圈中的一个的对称轴线与在所述电机(110)内产生的磁场的磁通矢量大致成45度角。
6.根据权利要求3所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述螺栓(350)包括用于容纳所述一个或多个磁性线圈(343,345)的中空室。
7.根据权利要求3所述的状态监测装置(120)，其特征在于，所述一个或多个传感器包括温度传感器(360)，所述温度传感器(360)容纳在所述螺栓(350)中的中空室中，配置为测量所述电机(110)内的温度。
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