本發(fā)明涉及一種溫度測量裝置，具體是一種永磁同步電動機轉(zhuǎn)子表面溫度測量裝置。

背景技術(shù)：

永磁同步電動機功率因數(shù)高，效率高，在許多場合逐步取代交流異步電機。目前少數(shù)發(fā)達國家開始使用永磁同步牽引電機作為高速鐵路的動力源。南車株洲電力機車研究所有限公司也攻破了這一難題，并在長沙地鐵一號線成功交付使用。為避免水、灰塵、鐵屑等腐蝕電機內(nèi)部永磁體，永磁電機采用全封閉結(jié)構(gòu)。由于軌道交通中使用的永磁牽引電機功率通常為500KW以上，發(fā)熱量大，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁材料在高溫等惡劣條件下，可能發(fā)生失磁的可能。一旦列車在高速運行時發(fā)生失磁，將會失去再生制動的能力，制動距離可能長達近百公里。控溫是永磁同步牽引電機使用上的瓶頸。大多數(shù)永磁電機的轉(zhuǎn)子部分主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子壓圈、散熱筋組成，不含線圈；定子部分主要有定子繞組、定子鐵芯，不含永磁體。目前，極少有對運行中的永磁同步電動機內(nèi)轉(zhuǎn)子溫度測量的設(shè)備。有其他專利申請者提出在電機內(nèi)布置紅外線測溫儀，但電機內(nèi)屬于強電磁干擾環(huán)境，特別對于大功率的牽引電機，電子電路可能會無法工作，電機內(nèi)的空間狹小也為安轉(zhuǎn)傳感器帶來了難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述永磁同步牽引電機使用上遇到的瓶頸，本發(fā)明提供一種永磁同步電動機轉(zhuǎn)子表面溫度測量裝置，

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種永磁同步電動機轉(zhuǎn)子表面溫度測量裝置，包括多個光纖探頭、與光纖探頭一一對應(yīng)的紅外線溫度傳感器以及分析處理模塊，

所述光纖探頭埋在電動機定子線槽內(nèi)，光纖探頭的軸線方向與電機轉(zhuǎn)子的徑向相同，各個光纖探頭分別通過光纖連接至對應(yīng)的紅外線溫度傳感器，紅外線溫度傳感器再連接至分析處理模塊。

所述各個光纖探頭沿電機的軸向等距離安裝，并且各個光纖探頭在周向上也均勻分布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備的有益效果：

本發(fā)明通過在永磁同步電動機內(nèi)部采集轉(zhuǎn)子自身發(fā)出的紅外線，判斷和分析電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的溫度場，以方便對永磁同步電機溫度場的研究，確保電機在安全狀態(tài)下發(fā)揮最高的使用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述電動機轉(zhuǎn)子溫度測量裝置結(jié)構(gòu)原理框圖。

圖2為永磁同步電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3為光纖探頭軸向安裝位置示意圖。

圖4為光纖探頭周向安裝位置示意圖。

圖中，1、光纖探頭，2、定子線槽，3、散熱風(fēng)扇，4、定子鐵芯，5、定子繞組，6、轉(zhuǎn)子，7、轉(zhuǎn)軸，8、機座。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。

實施例1

一種永磁同步電動機轉(zhuǎn)子表面溫度測量裝置，包括多個光纖探頭1、與光纖探頭一一對應(yīng)的紅外線溫度傳感器以及分析處理模塊，

所述光纖探頭1埋在電動機定子線槽2內(nèi)，光纖探頭1的軸線方向與電機轉(zhuǎn)子的徑向相同，各個光纖探頭分別通過光纖連接至對應(yīng)的紅外線溫度傳感器，紅外線溫度傳感器再連接至分析處理模塊。

所述各個光纖探頭沿電機的軸向等距離安裝，并且各個光纖探頭在周向上也均勻分布。

實施例2

假設(shè)一臺9槽8極三相永磁同步電機，轉(zhuǎn)子長度為500mm，直徑400mm，相鄰線槽夾角為40度。本實施例用9個探頭和9個紅外線溫度傳感器監(jiān)控該電機轉(zhuǎn)子的溫度場分布。

探頭的分布位置如附圖3和附圖4所示，探頭安裝在電機定子線槽內(nèi)，光纖探頭從電機的一端起，沿軸線方向每隔80mm安轉(zhuǎn)一個，兩端都安裝，且相鄰兩個探頭在周向上沿同一方向相距40度。

電機定子轉(zhuǎn)動時，光纖探頭采集定子表面發(fā)出的紅外線，通過光纖傳輸。光纖與電機的繞組線圈一同埋在線槽內(nèi)，并最終到達電機外的9個紅外線溫度傳感器。紅外線傳感器按照設(shè)定的采樣頻率對電機內(nèi)的溫度進行測量。采樣頻率需與電機的轉(zhuǎn)速錯開。如電機的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)每分鐘，即50轉(zhuǎn)每秒，則采樣頻率不能是50hz，建議設(shè)為為48hz或者52hz。

將采集到的溫度場數(shù)值輸入到處理模塊進行處理，用有限的數(shù)值擬合為連續(xù)的溫度場分布，以判定永磁體是否有失磁的風(fēng)險。

工作原理：

在永磁同步電動機的定子內(nèi)沿軸線方向均勻布置多個光纖探頭，光纖探頭的軸線沿轉(zhuǎn)子的徑向。光纖探頭將收到的轉(zhuǎn)子表面發(fā)出的紅外線通過光纖傳輸?shù)诫姍C外部的紅外線溫度傳感器中，紅外線溫度傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號，進入分析模塊進行整理和分析，分析結(jié)果可用于研究或作為反饋信號指導(dǎo)電機的控制。

光纖探頭引出的光纖與電機定子線圈一同埋在定子的線槽中，穿過電機外殼的穿線孔到達電機外部。多根光纖集成光纖束后進入電動機外部的處理模塊，每一根光纖分別對應(yīng)接到一個紅外線溫度傳感器中，紅外線溫度傳感器將接收到的紅外線信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送到分析模塊中進行分析和處理。

通過有限個傳感器擬合溫度場在電機軸線方向上的連續(xù)分布，其擬合精度與傳感器的個數(shù)相關(guān)。由于電機轉(zhuǎn)子由金屬材料制成，導(dǎo)熱性好，溫度場的變化梯度小，故認(rèn)為只需在軸線方向上布置幾個即可滿足精度要求。電機工作過程中，轉(zhuǎn)子繞軸線旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周的過程中，單個傳感器完成轉(zhuǎn)子外表面某一圓周的溫度測量。利用多個測得的圓周上的溫度值，通過插值計算得到整個轉(zhuǎn)子外表面的溫度場。

由于探頭具有一定的體積，故不同探頭除了在沿電機軸線方向上等距分布外，還沿著電機的周向方向上錯開一定的角度，以降低布置探頭對電機定子線圈的影響。