[发明专利]永磁同步电机永磁体温度与磁场实时在线检测装置及应用

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机永磁体温度与磁场实时在线检测装置及应用，该装置包括：传感器单元，包括FPC板以及设置于该FPC板上的多个温度传感器和多个磁场传感器，通过在转子铁芯连接永磁体处沿转子铁芯轴向开槽，并将FPC板固定于槽内，使多个温度传感器和多个磁场传感器分别沿转子铁芯轴向分布并与永磁体接触；信号采集处理单元，用于固定在电机轴上，接收和处理传感器单元的电信号，并将数据无线传输至上位机。与现有技术相比，本发明解决了转子上传感器的安装和电磁环境下的数据传输问题，以及永磁体温度及磁场分布测量问题，实现永磁电机在线各工况下对永磁体表面温度及磁场分布的多传感器连续测量。

技术领域

本发明涉及电机热和磁场检测技术领域，尤其是涉及一种永磁同步电机永磁体温度与磁场实时在线检测装置。

背景技术

温度以及外磁场的变化都会引起永磁体磁性能的变化，高密度永磁电机体积小、电枢反应强、热流密度高，使得电机内永磁体存在不可逆退磁风险，特别是钕铁硼永磁材料，居里温度相对较低，在高温以及电枢反应的作用下可能发生不可逆的退磁。因此，掌握永磁电机在各种运行工况下的永磁体的温度分布及磁性能对保证安全可靠运行具有重要的价值，从而为永磁电机防退磁设计及在线防退磁控制策略设计提供实际数据支持，以及验证设计的有效性。

目前针对电机转子测量的方法主要分为接触测量与非接触测量两种。接触测量中常用的测温元件主要包括热敏电阻，及热电偶和铂热电阻。接触测量必须解决温度数据在旋转状态下的传输，通过专门的测量滑环连接，缺点是增加了制造的复杂度，并且滑环由于机械运动，碳刷接触不良容易使信号不稳。非接触测量主要包括光电测温法和红外测温法，这类测量方法需要在定子面对转子部分安装温敏元件，需要一定安装空间，对于中小功率的车用高密度永磁电机并不适用。同时永磁体在轴向方向上温度及外磁场条件分布不均，仅通过轴端或者中间一个测点无法获取永磁体温度及磁场的分布情况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种永磁同步电机永磁体温度与磁场实时在线检测装置及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种永磁同步电机永磁体温度与磁场实时在线检测装置，包括：

传感器单元，包括FPC板以及设置于该FPC板上的多个温度传感器和多个磁场传感器，通过在转子铁芯连接永磁体处沿转子铁芯轴向开槽，并将FPC板固定于槽内，使多个温度传感器和多个磁场传感器分别沿转子铁芯轴向分布并与永磁体接触。

信号采集处理单元，用于固定在电机轴上，接收和处理传感器单元的电信号，并将数据无线传输至上位机。

优选地，所述的FPC板呈长条状，一端设有FPC连接器，多个温度传感器和多个磁场传感器分别沿FPC板长度方向均匀分布，并与FPC连接器相连接。

优选地，所述的温度传感器选用PT100铂热电阻，磁场传感器选用HG106C霍尔传感器。温度传感器和磁场传感器可以选用焊接的方式固定于FPC板的一面。

优选地，所述的信号采集处理单元包括容纳体及设置于容纳体内的温度和磁场采集处理组件、主控系统组件和供电组件，所述的容纳体固定于电机轴上，FPC连接器通过FPC软排线与温度和磁场采集处理组件相连。