测试旋转电机的转子的棒形绕组的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于测试旋转电机(30)的转子(20)的棒形绕组的方法，其中借助在旋转电机(30)的定子(32)中布置的热辐射传感器(34)检测转子温度，其中，使用具有适合于热检测棒形绕组的各个棒(22)的分辨率的热辐射传感器(34)，并且其中，该方法还包括：转子(20)以一个转速旋转，该转速小于热辐射传感器(34)的除以棒形绕组的棒(22)的数量的极限频率；借助热辐射传感器(34)检测转子(20)的热辐射；热辐射传感器(34)以一个扫描频率扫描，该扫描频率大于转子(20)的与棒(22)的数量相乘的转速；评估热辐射传感器(34)的扫描到的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测试旋转的或者线性运动的电机的转子的棒形绕组的方法，其中，借助在旋转电机的定子中布置的热辐射传感器检测转子的热辐射。此外，本专利技术还涉及一种用于测试旋转电机的转子的棒形绕组的装置，具有在旋转电机的定子中布置的热辐射传感器，借助该热辐射传感器能够检测转子的热辐射。
技术介绍
电机是一种将电能转换成机械能、尤其是运动能量(电动机运行)和/或将机械能转换成电能(发电机运行)的装置。旋转电机是一种电机，其中，定子提供通常圆形的开口，转子能转动地支承地布置在开口中。该定子相对于转子抗扭地布置。定子和转子借助磁通量链接，由此在电动机运行中产生力作用，其驱动转子相对于定子转动并且在发电机运行中为转子输送的机械能被转换成电能。为此目的，定子和转子分别具有由电流穿流的绕组。在定子或者转子中，绕组也能够通过永磁体形成或者填充。这种类型的旋转电机在现有技术中是已知的，因此特别的文献证明是不必要的。这种类型的旋转电机例如是旋转磁场电机，其连接到多相的，尤其是三相电网处，例如具有减振笼或者类似物的异步电机、同步电机。棒形绕组尤其能够是笼形绕组，如其例如在异步电机的笼型转子中通过由棒和短路环构成的笼来形成。棒形绕组优选地包括导体棒，其基本上在转子的轴向方向上延伸并且例如通过短路环或者端部连接器导电地连接至转子侧的端部处。这种类型的电机的转子在非稳定的运行条件中热机械地强烈负载。这种运行条件例如能够是由于以直至达到额定点的过流条件的机器启动，电机在运行时的锁死或者类似情况。在此，高电流和损耗功率能够出现在转子棒中和短路环中。如果电机此时被关断，那么损耗热就保留在转子中，因为关断的电机通常不存在冷却效果。这种情况特别出现在自冷却时，其中转子同样也驱动冷却系统。特别地，当没有设置另外的冷却作用时，转子的热能由于电机的结构而仅仅能非常不充分地排出。尤其是在重复地加载、间歇运行或者类似的情况时，转子在电机关断之后明显变热，其中变热的精确程度多数情况下是未知的。尤其在再次启动电机时，这能够导致热过载。热量在电机中在其运行时基本上通过以下的损耗源产生：电流热损耗，磁滞损耗和摩擦损耗。通过损耗源产生的热量导致电机的热负载。尤其是该负载表现出电机部件、尤其是转子的周期性膨胀和收缩。电流热损失特别对转子棒产生影响，转子棒恰好在纵向方向上热膨胀。由此转子棒的例如与短路环的连接位置机械地负载。通常，这样的连接位置通过焊接、熔焊或者浇铸形成。交变应力导致在连接位置处的老化现象，该老化现象例如表现为在连接位置的区域中增大的电阻。该老化能够导致连接位置的断裂，由此最终导致电机不可使用。此外，不同的棒电阻以及在连接位置处的过渡电阻导致在转子中的电流分布的不对称性，由此能够导致在转子表面处的局部温度区别或者能够产生力矩摆动。
技术实现思路
本专利技术的目的是相对于前述的问题实现改进。作为解决方案，本专利技术提出，在这种类型的测试方法中，借助热辐射传感器检测棒形绕组的各个棒的热辐射，其中该方法进一步包括：-转子以一个转速旋转，该转速小于热辐射传感器的除以了棒形绕组的棒数量的预定极限频率；-借助热辐射传感器检测转子的热辐射；-热辐射传感器以一个扫描频率扫描，该扫描频率大于转子的与棒数量相乘的转速；-评估热辐射传感器的扫描到的值。利用本专利技术首次能够检测到关于尤其是在棒和短路环之间的离散的接触位置处的转子的热机械负载的详细信息。由此能够优化电机的运行，从而能够避免转子的局部过载。本专利技术此外还允许及时地识别出在转子上的起始的损坏位置，从而能够采取对应措施。此外，该识别结果能够用于电机的建模以及用于构造。在此，本专利技术尤其提出使用热辐射传感器，其不仅提供了合适的空间分辨率也提供了合适的时间分辨率，以便实现用于检测转子的各个棒的所期待的分辨率。在旋转电机的定子中布置的热辐射传感器能够例如在定子处内侧地朝向转子布置。因此，热辐射传感器能够仅仅通过气隙与转子间隔开，从而使热辐射传感器达到一个空间分辨率，其允许对棒形绕组的各个棒进行热检测。为此目的，热辐射传感器在热辐射的范围中，尤其是在红外辐射的范围中是敏感的。热辐射传感器的检测范围能够例如包括0.01cm2至10cm2，然而其也能够根据棒尺寸，尤其是棒直径匹配地选择，从而能够达到对棒温度的可靠测定。因此，本专利技术允许尤其是在按规定的运行期间能够对具有其组件的、尤其是棒和可能的短路环的转子的状态进行探测。因此，与现有技术中常见的不同的是，即使在连续的运行时、在间断的短时运行时、在断续运行时或者类似的情况时都能够测定电机的精确局部负载。热辐射传感器本身能够例如固定在定子槽中，固定在定子叠片组处或者固定在定子壳体处。此外有以下可能性，即设置定子侧的适合的容纳部、凹槽、孔或者类似物，热辐射传感器能够布置在其中。此外能够设置有光学衍射件，以便将采集的热辐射聚焦到热辐射传感器上。这样的光学衍射件例如能够是透镜、棱镜、二者的组合或者类似物。当热辐射传感器能够检测棒形绕组的各个棒的热辐射时，热辐射传感器显示了合适的分辨率。为此目的，前述的衍射件能够设置用于热辐射。为了能够在转子的圆周方向上检测局部辐射值，本专利技术提出，使转子旋转。在此，转子旋转的转速小于热辐射传感器的除以棒形绕组的棒数量的极限频率。热辐射传感器的极限频率确定了时间分辨率，热辐射传感器以该时间分辨率能够检测热辐射方面的变化。因此，极限频率确定了热辐射传感器关于对其产生影响的热辐射的变化方面的反应速度。因为转子的热辐射应该关于棒来检测，所以根据本专利技术，转子应该仅仅如此快速地旋转，使得热辐射传感器在转子的旋转期间也能够对棒形绕组的各个转子棒进行检测。因此，热辐射传感器应该具有一个极限频率，该极限频率允许在转子旋转期间能够检测棒的数量。如果例如热辐射传感器的极限频率为75Hz并且转子在其圆周上分散地具有十个转子棒，那么转子应该以小于7.5圈每秒的转速旋转，从而还能够利用热辐射传感器检测各个转子棒。热辐射传感器将检测到的热辐射转换成电信号。为此目的，热辐射传感器连接至评估单元处，其对热辐射传感器的电信号进行扫描和评估。为了使评估单元能够对热辐射传感器的信号进行足够完全的检测，热辐射传感器以一个扫描频率进行扫描，该扫描频率大于转子的与棒的数量相乘的转速。优选地，其至少是两倍之大。由此确保了评估单元完全地检测了相应的棒的检测到的热量值。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试旋转电机(30)的转子(20)的棒形绕组的方法，其中，借助在所述旋转电机(30)的定子(32)中布置的热辐射传感器(34)检测所述转子(20)的热辐射，其特征在于，借助所述热辐射传感器(34)检测所述棒形绕组的各个棒(22)的热辐射，其中，该方法还包括：‑所述转子(20)以一个转速旋转，该转速小于所述热辐射传感器(34)的除以所述棒形绕组的所述棒(22)的数量的预定极限频率；‑借助所述热辐射传感器(34)检测所述转子(20)的热辐射；‑所述热辐射传感器(34)以一个扫描频率进行扫描，该扫描频率大于所述转子(20)的与所述棒(22)的数量相乘的转速；‑评估所述热辐射传感器(34)的扫描到的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.19 EP 13159840.11.一种用于测试旋转电机(30)的转子(20)的棒形绕组的方法，其
中，借助在所述旋转电机(30)的定子(32)中布置的热辐射传感
器(34)检测所述转子(20)的热辐射，其特征在于，借助所述热
辐射传感器(34)检测所述棒形绕组的各个棒(22)的热辐射，其
中，该方法还包括：
-所述转子(20)以一个转速旋转，该转速小于所述热辐射传感
器(34)的除以所述棒形绕组的所述棒(22)的数量的预定极限频
率；
-借助所述热辐射传感器(34)检测所述转子(20)的热辐射；
-所述热辐射传感器(34)以一个扫描频率进行扫描，该扫描频
率大于所述转子(20)的与所述棒(22)的数量相乘的转速；
-评估所述热辐射传感器(34)的扫描到的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述旋转电
机(30)的按规定的运行期间或者之后执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述转子(20)在
所述按规定的运行中断时或者结束后在外部被驱动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少
两个在周向方向上间隔开的所述热辐射传感器(34)。
5....

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·策特纳，克里斯蒂安·德格，托马斯·舒曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE