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专利名称：永磁电机转子温度测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及电机技术领域，特别涉及永磁电机技术领域，具体是指一种永磁电机转子温度测量装置及测量方法。
背景技术：
随着全球范围内汽车保有量的迅速增加，汽车尾气排放的加剧，由此带来的资源与环境问题日益突出，因此世界上各大科研机构及整车厂纷纷把新能源汽车的研发作为科研重点。新能源汽车主要包括纯电动汽车，混合动力汽车以及燃料电池汽车等。由于电池技术的制约，纯电动汽车的发展和应用受到了一定的限制，因此，介于传统燃油汽车和纯电动汽车之间的混合动力汽车得到了空前的发展空间。电驱动系统是混合动力汽车的核心， 而其中的牵引电机是电驱动系统的心脏，其性能直接影响着整车性能。永磁同步电机在转子上采用永磁体励磁，具有功率密度高，效率高，转矩性能好的优点，这些优点很好的符合了混合动力汽车电驱动系统中对牵引电机的要求，因此，永磁同步电机成为了当前电驱动系统研究及应用领域中的首选机型。与此同时，在电机运行时，转子上起励磁作用的永磁体中会产生涡流损耗和磁滞损耗，使永磁体温度升高，进而使永磁材料退磁曲线的拐点发生偏移，使永磁体更加容易受到外界磁场的影响，发生退磁。永磁体的退磁分为可逆退磁和不可逆退磁两种，可无论是哪种退磁，都会使永磁体的励磁效果降低，气隙磁密下降，进而降低了电机的转矩，功率等各项性能，严重时甚至会使汽车无法行驶或造成车祸。因此，对转子温度的测量和监控显得尤其重要。目前，国际上对于转子温度的测量多采取红外线遥感技术，采用这种方法具有一定的局限性，如信号的无线传输过程比较容易受到外界电磁场干扰导致测量结果不准确等，此外，红外遥感系统的价格非常昂贵。因此，转子温度测量技术的这一瓶颈严重制约了永磁电机在混合动力汽车领域中的进一步发展与应用。

发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种不易受环境因素干扰， 测量准确性高，并进一步为电机优化过程提供理论依据，保证电驱动系统的正常运行，且结构简单，应用方式简便，实现成本低廉的永磁电机转子温度测量装置及测量方法。为了实现上述的目的，本发明的永磁电机转子温度测量装置具有如下构成其中所述的永磁电机包括定子、设置有永磁体的转子铁芯以及连接该转子铁芯的电机转轴。所述的温度测量装置包括热敏电阻、滑环、两组电刷和数据处理器，所述的热敏电阻固定于所述的转子铁芯上并紧密贴合所述的永磁体，所述的两组电刷分别固定于所述永磁电机内壁相对的位置上，所述的滑环套设固定于所述的电机转轴上，所述的滑环包括相互绝缘的两个半环部分，所述的两个半环部分分别电路连接所述的热敏电阻的两端，且所述的两个半环部分分别与所述的两组电刷中的一组紧密接触，所述的两组电刷均分别通过导线连接所述的数据处理器。该永磁电机转子温度测量装置中，所述的热敏电阻为负温度系数热敏电阻。该热敏电阻通过导热胶体粘合固定于所述的转子铁芯的永磁体表面。该永磁电机转子温度测量装置中，所述的电刷为石墨电刷。该永磁电机转子温度测量装置中，所述的滑环为银质滑环。该永磁电机转子温度测量装置中，所述的数据处理器包括电阻值测定单元和温度电阻特性换算单元，所述的温度电阻特性换算单元连接所述的电阻值测定单元，所述的电阻值测定单元分别电路连接所述的两组电刷。本发明还提供一种利用所述的装置实现的永磁电机转子温度测量方法，该方法包括以下步骤(1)所述的数据处理器检测其所连接的两组电刷间的电阻值；(2)所述的数据处理器将所测得的电阻值减去预设的电刷电阻、导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值；(3)所述的数据处理器将所获得的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值作为
转子温度。该永磁电机转子温度测量方法中，所述的数据处理器包括电阻值测定单元和温度电阻特性换算单元，所述的温度电阻特性换算单元连接所述的电阻值测定单元，所述的电阻值测定单元分别电路连接所述的两组电刷，所述的步骤(1)具体包括以下步骤(11)所述的电阻值测定单元在所述的两组电刷间加载确定的电压以测得两组电刷间的等效电阻；(12)所述的电阻值测定单元将所测得的两组电刷间的等效电阻发送至所述的温度电阻特性换算单元。该永磁电机转子温度测量方法中，所述的步骤( 具体是指所述的温度电阻特性换算单元将所述的两组电刷间的等效电阻减去预设的电刷电阻、导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值。该永磁电机转子温度测量方法中，所述的步骤C3)具体是指所述的温度电阻特性换算单元根据所述的热敏电阻的温度电阻特性曲线将所述的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值，并将该热敏电阻温度值作为转子温度测量值。采用了该发明的永磁电机转子温度测量装置及测量方法，由于其装置包括热敏电阻、滑环、两组电刷和数据处理器，热敏电阻紧密贴合于转子铁芯上的永磁体，则数据处理器可通过电刷和滑环测得所述的热敏电阻的电阻值，然后转换为温度，实现对转子温度的测量。从而保证该测量方法不受环境因素干扰，测量准确性高，并进一步对永磁电机磁钢温度实现监控，保证电机的稳定运行，为电机优化过程提供理论依据，有利于电磁方案的优化。本发明的永磁电机转子温度测量装置及测量方法结构简单，应用方式简便，实现成本低廉的。


图1为本发明的永磁电机转子温度测量装置的结构示意图。
图2为本发明的永磁电机转子温度测量方法的步骤流程图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，为本发明的永磁电机转子温度测量装置的结构示意图。在一种实施方式中，永磁电机包括定子、设置有永磁体2的转子铁芯1以及连接该转子铁芯1的电机转轴3。该温度测量装置包括热敏电阻4、滑环6、两组电刷5和数据处理器7，所述的热敏电阻4通过导热胶体粘合固定于所述的转子铁芯1的永磁体2表面，所述的两组电刷5为分别固定于所述永磁电机内壁相对的位置上的石墨电刷，所述的滑环6为套设固定于所述的电机转轴3上的银质滑环，所述的滑环6包括相互绝缘的两个半环部分， 所述的两个半环部分分别电路连接所述的热敏电阻4的两端，且所述的两个半环部分分别与所述的两组电刷5中的一组紧密接触，所述的两组电刷5均分别通过导线连接所述的数据处理器7。在一种较优选的实施方式中，所述的热敏电阻4为负温度系数热敏电阻。本发明还提供一种利用上述的装置实现的永磁电机转子温度测量方法，该方法包括以下步骤(1)所述的数据处理器检测其所连接的两组电刷间的电阻值；(2)所述的数据处理器将所测得的电阻值减去预设的电刷电阻、导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值；(3)所述的数据处理器将所获得的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值作为
转子温度。在更为优选的实施方式中，本发明的永磁电机转子温度测量中所述的数据处理器 7包括电阻值测定单元和温度电阻特性换算单元，所述的温度电阻特性换算单元连接所述的电阻值测定单元，所述的电阻值测定单元分别电路连接所述的两组电刷5。利用该装置实现永磁电机转子温度测量的方法具体包括以下步骤(11)所述的电阻值测定单元在所述的两组电刷间加载确定的电压以测得两组电刷间的等效电阻；(12)所述的电阻值测定单元将所测得的两组电刷间的等效电阻发送至所述的温度电阻特性换算单元；(21)所述的温度电阻特性换算单元将所述的两组电刷间的等效电阻减去预设的电刷电阻、导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值。(31)所述的温度电阻特性换算单元根据所述的热敏电阻的温度电阻特性曲线将所述的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值，并将该热敏电阻温度值作为转子温度测量值。在本发明的应用中，本发明提供的混合动力汽车驱动用永磁电机转子温度的测量装置，其在永磁同步电机的转子铁心1中的永磁体2表面用JS90胶粘贴型号为E1541的负温度系数的热敏电阻(NTC)4，粘贴时保证NTC 4与永磁体2表面紧密接触以实现温度信号的良好反馈。其中永磁体2采用牌号为N34EHS的钕铁硼永磁体，随着温度的升高，其退磁曲线的拐点逐渐左移。在电机的转轴3上固定两个电阻率较小的半圆滑环6，滑环6材料可采用电阻率低的银。两个半圆滑环6间保证良好的绝缘性能，滑环6与电机转轴3之间没有相对转动，且要保证良好的轴向定位。将NTC 4的两端分别与两部分滑环6相连接。在电机的机壳内部的合适的对称位置安装两个电刷基座，在两个电刷基座上分别安装电刷5， 使电刷5底端与机壳间具有良好的绝缘。电刷5采用柔韧性好，导电性好的材料制成，可以采用型号为C14MD的石墨电刷，以保证电刷5与滑环6间紧密接触。当电机运行时，滑环6 以相同的转速随转子1转动，但两个电刷5始终分别与一部分滑环6相接触。两部分电刷5 引出线分别与数据处理器7的数据处理端相连接，通过导线，电刷5，滑环6与NTC 4相连。 由于磁钢内的磁滞损耗和涡流损，使得永磁体2的温度升高，热敏电阻4的电阻降低，数据处理器7通过在两个数据输出端加以一定的电压，计算出端口等效电阻。在得到的NTC电阻信号中滤除电刷电阻、电刷与滑环接触电阻以及导线电阻的影响后所得到的电阻即为NTC 4的真实电阻，再按照NTC 4的温度电阻特性进行换算即可得出当前永磁体2的温度，从而实现在电机运行时对转子磁钢温度进行测量和监控的目的。 采用了该发明的永磁电机转子温度测量装置及测量方法，由于其装置包括热敏电阻、滑环、两组电刷和数据处理器，热敏电阻紧密贴合于转子铁芯上的永磁体，则数据处理器可通过电刷和滑环测得所述的热敏电阻的电阻值，然后转换为温度，实现对转子温度的测量。从而保证该测量方法不受环境因素干扰，测量准确性高，并进一步对永磁电机磁钢温度实现监控，保证电机的稳定运行，为电机优化过程提供理论依据，有利于电磁方案的优化。本发明的永磁电机转子温度测量装置及测量方法结构简单，应用方式简便，实现成本低廉的。 在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种永磁电机转子温度测量装置，所述的永磁电机包括定子、设置有永磁体的转子铁芯以及连接该转子铁芯的电机转轴，其特征在于，所述的温度测量装置包括热敏电阻、滑环、两组电刷和数据处理器，所述的热敏电阻固定于所述的转子铁芯上并紧密贴合所述的永磁体，所述的两组电刷分别固定于所述永磁电机内壁相对的位置上，所述的滑环套设固定于所述的电机转轴上，所述的滑环包括相互绝缘的两个半环部分，所述的两个半环部分分别电路连接所述的热敏电阻的两端，且所述的两个半环部分分别与所述的两组电刷中的一组紧密接触，所述的两组电刷均分别通过导线连接所述的数据处理器。
2.根据权利要求1所述的永磁电机转子温度测量装置，其特征在于，所述的热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的永磁电机转子温度测量装置，其特征在于，所述的热敏电阻通过导热胶体粘合固定于所述的转子铁芯的永磁体表面。
4.根据权利要求1所述的永磁电机转子温度测量装置，其特征在于，所述的电刷为石墨电刷。
5.根据权利要求1所述的永磁电机转子温度测量装置，其特征在于，所述的滑环为银质滑环。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的永磁电机转子温度测量装置，其特征在于，所述的数据处理器包括电阻值测定单元和温度电阻特性换算单元，所述的温度电阻特性换算单元连接所述的电阻值测定单元，所述的电阻值测定单元分别电路连接所述的两组电刷。
7.一种利用权利要求1所述的装置实现的永磁电机转子温度测量方法，其特征在于， 所述的方法包括以下步骤(1)所述的数据处理器检测其所连接的两组电刷间的电阻值；(2)所述的数据处理器将所测得的电阻值减去预设的电刷电阻、导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值；(3)所述的数据处理器将所获得的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值作为转子温度。
8.根据权利要求7所述的永磁电机转子温度测量方法，其特征在于，所述的数据处理器包括电阻值测定单元和温度电阻特性换算单元，所述的温度电阻特性换算单元连接所述的电阻值测定单元，所述的电阻值测定单元分别电路连接所述的两组电刷，所述的步骤(1) 具体包括以下步骤(11)所述的电阻值测定单元在所述的两组电刷间加载确定的电压以测得两组电刷间的等效电阻；(12)所述的电阻值测定单元将所测得的两组电刷间的等效电阻发送至所述的温度电阻特性换算单元。
9.根据权利要求8所述的永磁电机转子温度测量方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体是指所述的温度电阻特性换算单元将所述的两组电刷间的等效电阻减去预设的电刷电阻、 导线电阻和接触电阻获得所述的热敏电阻的电阻值。
10.根据权利要求9所述的永磁电机转子温度测量方法，其特征在于，所述的步骤(3) 具体是指所述的温度电阻特性换算单元根据所述的热敏电阻的温度电阻特性曲线将所述的热敏电阻的电阻值转换为热敏电阻温度值，并将该热敏电阻温度值作为转子温度测量值。
全文摘要
本发明涉及一种永磁电机转子温度测量装置，该装置包括热敏电阻、滑环、两组电刷和数据处理器，热敏电阻固定并紧贴于转子铁芯的永磁体上，两组电刷分别固定于永磁电机内壁上，滑环套设固定于电机转轴上，滑环包括相互绝缘的两个半环部分，两个半环部分分别电路连接热敏电阻的两端，且分别与两组电刷中的一组紧密接触，两组电刷均分别连接数据处理器。本发明还提供一种利用上述装置实现永磁电机转子温度测量的方法。采用了本发明的永磁电机转子温度测量装置及测量方法，其数据处理器可通过电刷和滑环测得热敏电阻的电阻值，转换为温度，实现对转子温度的测量，该方法不受环境因素干扰，测量准确性高，并进一步保证电机的稳定运行。
文档编号G01K7/22GK102243111SQ20111010600
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者廖肖峰, 张淑衡, 朱巍 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司