[发明专利]一种永磁同步电动机转子永磁体温度检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电动机转子永磁体温度检测装置及方法，所述装置包括：磁敏传感器，设置于电机定子端盖或电机端盖的内部或者外部与转子永磁体相对的位置，用于实时检测电机转子端部永磁体磁场强度信号；信号放大电路，用于对所述磁敏传感器检测到的磁场强度信号进行放大处理；模数转换电路，用于对经所述信号放大电路放大后的模拟的磁场强度信号进行模数转换成数字的磁场强度信号；微处理器，用于对数字信号形式的磁场强度信号进行分析处理，根据磁场强度峰值大小的变化来计算转子永磁体当前的温度，并将其传送至电机控制器，由电机控制器根据当前的转子永磁体温度对电机进行控制，达到保护电机的目的。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电动机转子永磁体温度检测装置及方法。

背景技术

永磁同步电动机(英文名称为permanent magnet synchronous motor，简称PMSM)主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似，转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极，根据在转子上安放永磁体的位置的不同，永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

一般来说，对于长期运转的设备或机车等高安全的电机，控制温升对安全生产非常必要，因此，对于永磁同步电机转子的温度测量越来越受到关注。

对于永磁同步电机转子的温度测量，目前常用的技术分为两种：

1、软件测量法：常见的方法是利用永磁同步电机反电势间接估计永磁体温度，其主要是基于永磁材料随着工作温度的升高，在一定温度范围内出现可逆退磁的现象，并且永磁材料的温度系数在一定温度范围内为定值。永磁体温度升高，其剩余磁通密度减少，此时测量得到的永磁体反电势也降低。然而这种方法的根本局限性表现在：

(a)空载反电势与温度变化成近似反比关系，在正常工作时，无法精确检测空载反电势；需要将正常运行状态切换到空载测试，既影响驾驶的舒适感，长时间在高速时，由于高反电势还无法进行测试。

(b)空载反电势的变化范围小，难以高精度检测转子温度。比如我司采用的磁钢剩磁温度系数为-0.11～-0.12％/℃，即使变化100度，反电势变化11％-12％。

2、测量法包括接触式测温和非接触式测温两种方法：1)接触式测温法在转子内部埋置温度传感器，并通过特定的信号传输方式将温度信号引出，引出的方法有机械式滑环或者无线传输技术如红外、蓝牙等，该方法如果通过机械滑环方式传送温度信号，由于接触电阻变化大，可靠性较低；而如果采用无线传输，由于电机内部恶劣的电磁环境，通信的可靠性较低；2)非接触式测温，即间接测量法，一般采用电机的热模型实现，然而由于无法准确知道电机的热模型，需要大量的试验研究，存储大量表格，而且电机热模型与散热条件有关，对于转子温度的估计存在很大的局限性。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种永磁同步电动机转子永磁体温度检测装置及方法，以实现高精度、不受电机运行状态影响、实时非接触式检测转子永磁体温度的目的。

为达上述目的，本发明提出一种永磁同步电动机转子永磁体温度检测装置，包括：

磁敏传感器，设置于电机定子端盖或电机端盖的内部或者外部与转子永磁体相对的位置，用于实时检测电机转子端部永磁体磁场强度信号；

信号放大电路，用于对所述磁敏传感器检测到的磁场强度信号进行放大处理；

模数转换电路，用于对经所述信号放大电路放大后的模拟的磁场强度信号进行模数转换成数字的磁场强度信号；

微处理器，用于对数字信号形式的磁场强度信号进行分析处理，根据磁场强度峰值大小的变化来计算转子永磁体当前的温度，并将其传送至电机控制器，由电机控制器根据当前的转子永磁体温度对电机进行控制，达到保护电机的目的。