CN108390617B - 电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备，接收电机定子温度信息，根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度，转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，电机参数包括电机定子温度。当电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于温度阈值。通过预先设置表征电机定子温度与电机转子温度的对应关系的转子温度仿真模型，可直接根据采集的电机定子温度信息得到电机转子温度，实现对电机转子温度的实时监控，并通过对电机进行控制以保证电机转子温度不超过规定的限值从而保护电机，降低电机出现故障的风险，提高了电机的运行可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及数据检测技术领域，特别是涉及一种电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是利用机械能转化为电能，产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机在人们正常工作和生活中越来越重要，由于电机在工作过程中会产生大量热量，保证电机避免温度过高而损坏十分重要。
传统的电动车用驱动电机只能通过温度传感器监测定子绕组的温度，而电机转子高速旋转，不宜安装相关温度检测器件，因此转子的温度没有监测与反馈。转子温度过高导致转子磁钢等部件损坏(或者性能减退)的风险很大，因此如何实现对电机转子温度的监测是亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可实现对电机转子温度进行检测的电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备。
一种电机转子温度监测方法，包括以下步骤：
接收电机定子温度信息；
根据所述电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度；所述转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，所述电机参数包括电机定子温度；
当所述电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于所述温度阈值。
一种电机转子温度监测装置，包括：
信息接收模块，用于接收电机定子温度信息；
温度计算模块，用于根据所述电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度；所述转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，所述电机参数包括电机定子温度；
电机调节模块，用于当所述电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于所述温度阈值。
一种可读存储介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
上述电机转子温度监测方法、装置、存储介质和计算机设备，接收电机定子温度信息，根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度，转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，电机参数包括电机定子温度。当电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于温度阈值。通过预先设置表征电机定子温度与电机转子温度的对应关系的转子温度仿真模型，可直接根据采集的电机定子温度信息得到电机转子温度，实现对电机转子温度的实时监控，并通过对电机进行控制以保证电机转子温度不超过规定的限值从而保护电机，降低电机出现故障的风险，提高了电机的运行可靠性和安全性。
附图说明
图1为一实施例中电机转子温度监测方法的流程图；
图2为另一实施例中电机转子温度监测方法的流程图；
图3为一实施例中电机空间结构的剖面示意图；
图4为另一实施例中电机空间结构的剖面示意图；
图5为一实施例中电机热量模拟电路的结构图；
图6为一实施例中电机转子温度监测装置的结构图；
图7为另一实施例中电机转子温度监测装置的结构图。
具体实施方式
在一个实施例中，一种电机转子温度监测方法，适用于对电动车用驱动电机进行转子温度监测。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S150：接收电机定子温度信息。
可通过控制器接收电机定子温度信息，以用作后续计算对应的电子转子温度。具体地，可在电机的定子绕组上安装温度传感器进行温度监测，温度传感器将采集得到的电机定子温度信息发送至控制器。
步骤S160：根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度。
其中，转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，电机参数包括电机定子温度，还可包括其他影响电机转子温度的参数，例如电机参数还可包括电机转速、电机扭矩和电机功率中的至少一种。具体地，可根据电机的空间结构进行热量传递分析确定电机的热量来源，然后根据电机的热量来源确定影响电机温度的电机参数，分析电机参数与电机转子的对应关系从而得到转子温度仿真模型进行保存。当采集到实际的电机定子温度信息之后，控制器将电机定子温度信息输入转子温度仿真模型，就可以计算出对应的电机转子温度。
步骤S170：当电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于温度阈值。
温度阈值的具体取值并不唯一，可根据电机的参数要求和实际工作环境决定。在根据采集的电机定子温度确定对应的电机转子温度之后，检测电机转子温度是否大于或等于温度阈值，若是，则对电机进行限制控制直至电机转子的温度低于温度阈值。可以理解，对电机进行限制以降低电机转子温度的具体方式并不唯一，在一个实施例中，步骤S170中对电机进行限制以使电机转子温度小于温度阈值，包括：通过对电机功率进行限制，以使电机转子温度小于温度阈值。以电机参数包括电机功率为例，由于转子温度仿真模型可表征电机功率与电机转子温度的对应关系，当计算得到的电机转子温度大于预设的温度阈值时，可将电机的功率直接调节为温度阈值所对应的功率值，实现通过电机功率对电机进行限制以降低电机转子温度，操作简便可靠。可以理解，在其他实施例中，步骤S170中也可以是通过限制电机转速或电机扭矩以降低电机转子温度。
上述电机转子温度监测方法，通过预先设置表征电机定子温度与电机转子温度的对应关系的转子温度仿真模型，可直接根据采集的电机定子温度信息得到电机转子温度，实现对电机转子温度的实时监控，并通过对电机进行控制以保证电机转子温度不超过规定的限值从而保护电机，降低电机出现故障的风险，提高了电机的运行可靠性和安全性。
在一个实施例中，如图2所示，步骤S160之前，电机转子温度监测方法还可包括步骤S110至步骤S140。
步骤S110：根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源。
具体地，将把电机热量传递的方式、途径按照电机空间结构的轴向以及径向进行分解，确定电机热量来源。在一个实施例中，电机空间结构包括沿电机轴向分布的电机壳体、定子轭部、定子槽齿、铜线绕组、定转子空气间隙、转子和转轴。对应地，电机热量来源可包括铁损、电流损耗和机械摩擦力损耗。如图3所示和图4所示，电机空间结构包括沿电机轴向分布的电机壳体housing、定子轭部yoke、定子槽齿&铜线绕组teeth&windings、定转子空气间隙airgap、转子rotor和转轴axle，电机热量来源包括铁损Iron loss、电流损耗Current loss、机械摩擦力损耗Friction loss。
步骤S120：根据电机热量来源建立电机参数与电机转子温度的对应关系，得到初步仿真模型。
在确定电机的热量来源后，根据电机热量来源确定与电机转子温度相关的电机参数。对应地，本实施例中，电机参数同时包括电机定子温度、电机转速、电机扭矩和电机功率。可结合电机空间结构进行模拟仿真，分析各种电机热量来源对转子的温度影响，确定各电机热量来源分别与电机转子温度和电机定子温度的对应关系。同时，分别模拟电机转速、电机扭矩和电机功率对每种电机热量来源的影响，建立各电机热量来源与电机转速、电机扭矩和电机功率的关系。最后相结合建立电机定子温度、电机转速、电机扭矩和电机功率与电机转子温度的对应关系，得到初步仿真模型。
步骤S130：根据电机空间结构和电机热量来源建立电机热量模拟电路，并根据电机热量模拟电路进行电机热量模拟，得到模拟测试数据。
具体地，如图5所示为一实施例中电机热量模拟电路的结构图，利用电容分别模拟电机壳体housing、定子轭部yoke、定子槽齿teeth和转子rotor，利用电压源模拟定子铜线绕组stator windings，利用电流源模拟铁损Iron loss和机械摩擦力损耗Friction loss。通过改变电压源和电流源的输出值并检测各电容两侧的电参数变化，模拟不同电机热量来源对电机定子温度和电机转子温度的影响，得到模拟测试数据。
步骤S140：根据模拟测试数据对初步仿真模型进行校核，得到转子温度仿真模型。
根据得到的模拟测试数据对模拟仿真中确定的不同电机热量来源与电机定子温度和电机转子温度的对应关系进行检验，再结合检验得到的误差对初步仿真模型中电机参数与电机转子温度的对应关系进行校正，得到转子温度仿真模型。
本实施例中，结合电机空间结构模拟和电机热量模拟电路进行建模和模型校验，确保转子温度仿真模型的准确性，从而提高了电机转子温度的测量准确性。
在一个实施例中，继续参照图2，步骤S160之后，电机转子温度监测方法还包括步骤S180。
步骤S180：当电机转子温度小于温度阈值时，输出电机正常运行提示信息。
若电机转子温度小于温度阈值，则说明电机运行正常，可输出电机正常运行提示信息已告知操作人员。电机正常运行提示信息的类型并不唯一，对应的提示信息输出方式也会有所不同，具体地，输出电机正常运行提示信息可以是通过控制扬声器输出预设的语音提示信息，也可以是通过显示器输出预设文字或图片，还可以是控制对应颜色的提示灯点亮等。本实施例中，在电机运行正常时输出提示信息，以便操作人员知晓电机状态，提高了电机温度监测的便利性。
在一个实施例中，一种电机转子温度监测装置，适用于对电动车用驱动电机进行转子温度监测。如图6所示，该装置包括信息接收模块150、温度计算模块160和电机调节模块170。
信息接收模块150用于接收电机定子温度信息。
具体地，可在电机的定子绕组上安装温度传感器进行温度监测，接收温度传感器将采集得到的电机定子温度信息。
温度计算模块160用于根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度。
其中，转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，电机参数包括电机定子温度。此外，电机参数还可包括电机转速、电机扭矩和电机功率中的至少一种。具体地，可根据电机的空间结构进行热量传递分析确定电机的热量来源，然后根据电机的热量来源确定影响电机温度的电机参数，分析电机参数与电机转子的对应关系从而得到转子温度仿真模型进行保存。当采集到实际的电机定子温度信息之后，将电机定子温度信息输入转子温度仿真模型，就可以计算出对应的电机转子温度。
电机调节模块170用于当电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于温度阈值。
温度阈值的具体取值并不唯一，可根据电机的参数要求和实际工作环境决定。在根据采集的电机定子温度确定对应的电机转子温度之后，检测电机转子温度是否大于或等于温度阈值，若是，则对电机进行限制控制直至电机转子的温度低于温度阈值。可以理解，对电机进行限制以降低电机转子温度的具体方式并不唯一，在一个实施例中，电机调节模块170通过对电机功率进行限制，以使电机转子温度小于温度阈值。以电机参数包括电机功率为例，由于转子温度仿真模型可表征电机功率与电机转子温度的对应关系，当计算得到的电机转子温度大于预设的温度阈值时，可将电机的功率直接调节为温度阈值所对应的功率值，实现通过电机功率对电机进行限制以降低电机转子温度，操作简便可靠。可以理解，在其他实施例中，电机调节模块170也可以是通过限制电机转速或电机扭矩以降低电机转子温度。
上述电机转子温度监测装置，通过预先设置表征电机定子温度与电机转子温度的对应关系的转子温度仿真模型，可直接根据采集的电机定子温度信息得到电机转子温度，实现对电机转子温度的实时监控，并通过对电机进行控制以保证电机转子温度不超过规定的限值从而保护电机，降低电机出现故障的风险，提高了电机的运行可靠性和安全性。
在一个实施例中，如7所示，电机转子温度监测装置还包括热量分析模块110、模型建立模块120、模拟测试模块130和模型校核模块140。
热量分析模块110用于在温度计算模块160根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度之前，根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源。
具体地，将把电机热量传递的方式、途径按照电机空间结构的轴向以及径向进行分解，确定电机热量来源。在一个实施例中，电机空间结构包括沿电机轴向分布的电机壳体、定子轭部、定子槽齿、铜线绕组、定转子空气间隙、转子和转轴。对应地，电机热量来源可包括铁损、电流损耗和机械摩擦力损耗。
模型建立模块120用于根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源。
具体地，将把电机热量传递的方式、途径按照电机空间结构的轴向以及径向进行分解，确定电机热量来源。在一个实施例中，电机空间结构包括沿电机轴向分布的电机壳体、定子轭部、定子槽齿、铜线绕组、定转子空气间隙、转子和转轴。对应地，电机热量来源可包括铁损、电流损耗和机械摩擦力损耗。在确定电机的热量来源后，根据电机热量来源确定与电机转子温度相关的电机参数。对应地，本实施例中，电机参数同时包括电机定子温度、电机转速、电机扭矩和电机功率。
模拟测试模块130用于根据电机空间结构和电机热量来源建立电机热量模拟电路，并根据电机热量模拟电路进行电机热量模拟，得到模拟测试数据。
通过改变电压源和电流源的输出值并检测各电容两侧的电参数变化，模拟不同电机热量来源对电机定子温度和电机转子温度的影响，得到模拟测试数据。
模型校核模块140用于根据模拟测试数据对初步仿真模型进行校核，得到转子温度仿真模型。
根据得到的模拟测试数据对模拟仿真中确定的不同电机热量来源与电机定子温度和电机转子温度的对应关系进行检验，再结合检验得到的误差对初步仿真模型中电机参数与电机转子温度的对应关系进行校正，得到转子温度仿真模型。本实施例中，结合电机空间结构模拟和电机热量模拟电路进行建模和模型校验，确保转子温度仿真模型的准确性，从而提高了电机转子温度的测量准确性。
在一个实施例中，继续参照图7，电机转子温度监测装置还包括信息提示模块180。
信息提示模块180用于在温度计算模块160根据电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度之后，当电机转子温度小于温度阈值时，输出电机正常运行提示信息。若电机转子温度小于温度阈值，则说明电机运行正常，可输出电机正常运行提示信息已告知操作人员。电机正常运行提示信息的类型并不唯一，对应的提示信息输出方式也会有所不同，具体地，输出电机正常运行提示信息可以是通过控制扬声器输出预设的语音提示信息，也可以是通过显示器输出预设文字或图片，还可以是控制对应颜色的提示灯点亮等。在电机运行正常时输出提示信息，以便操作人员知晓电机状态，提高了电机温度监测的便利性。
在一个实施例中，一种可读存储介质，存储有计算机程序，存储的计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
在一个实施例中，一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
上述可读存储介质和计算机设备，通过预先设置表征电机定子温度与电机转子温度的对应关系的转子温度仿真模型，可直接根据采集的电机定子温度信息得到电机转子温度，实现对电机转子温度的实时监控，并通过对电机进行控制以保证电机转子温度不超过规定的限值从而保护电机，降低电机出现故障的风险，提高了电机的运行可靠性和安全性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电机转子温度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源；
根据所述电机热量来源建立电机参数与电机转子温度的对应关系，得到初步仿真模型；
根据所述电机空间结构和所述电机热量来源建立电机热量模拟电路，并根据所述电机热量模拟电路进行电机热量模拟，得到模拟测试数据，所述电机热量模拟电路包括电容、电压源和电流源；
根据所述模拟测试数据对所述初步仿真模型进行校核，得到所述转子温度仿真模型；
接收电机定子温度信息；
根据所述电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度；所述转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，所述电机参数包括电机定子温度；
当所述电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于所述温度阈值。
2.根据权利要求1所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源，具体包括以下步骤：
将电机热量传递的方式、途径按照电机空间结构的轴向进行分解，确定电机热量来源。
3.根据权利要求2所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述电机空间结构包括沿电机轴向分布的电机壳体、定子轭部、定子槽齿、铜线绕组、定转子空气间隙、转子和转轴。
4.根据权利要求2所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述电机热量来源包括铁损、电流损耗和机械摩擦力损耗。
5.根据权利要求1所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述电机参数还包括电机转速、电机扭矩和电机功率中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述对电机进行限制以使电机转子温度小于所述温度阈值，包括：通过对电机功率进行限制，以使电机转子温度小于所述温度阈值。
7.根据权利要求1所述的电机转子温度监测方法，其特征在于，所述根据所述电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度的步骤之后，还包括以下步骤：
当所述电机转子温度小于温度阈值时，输出电机正常运行提示信息。
8.一种电机转子温度监测装置，其特征在于，包括：
热量分析模块，用于根据电机空间结构进行电机热量传递分析，确定电机热量来源；
模型建立模块，用于根据所述电机热量来源建立电机参数与电机转子温度的对应关系，得到初步仿真模型；
模拟测试模块，用于根据所述电机空间结构和所述电机热量来源建立电机热量模拟电路，并根据所述电机热量模拟电路进行电机热量模拟，得到模拟测试数据；
模型校核模块，用于根据所述模拟测试数据对所述初步仿真模型进行校核，得到所述转子温度仿真模型；
信息接收模块，用于接收电机定子温度信息；
温度计算模块，用于根据所述电机定子温度信息和预设的转子温度仿真模型计算得到对应的电机转子温度；所述转子温度仿真模型表征电机参数与电机转子温度的对应关系，所述电机参数包括电机定子温度；
电机调节模块，用于当所述电机转子温度大于或等于预设的温度阈值时，对电机进行限制以使电机转子温度小于所述温度阈值。
9.一种可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，存储的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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