[发明专利]用于确定机器中的永磁体温度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明关于机器中的永磁体。具体而言，本发明的实施例涉及一种用于确定发电机或马达中的永磁体的温度的系统及方法。

背景技术

诸如马达和发电机的机器通常包括转子和定子。转子可包括产生磁场的永磁体。在发电机中，转子相对于定子的旋转引起始自永磁体的磁场旋转，从而感生出流过定子中绕组的电流。相反，在马达中，流过定子绕组的电流引起永磁体旋转，且因此引起转子旋转。

机器的运行造成损耗，且之后造成永磁体方面的随后加热。对于给定的工作点和设计，永磁体具有有效的最大容许工作温度，即使在短时间期间内如果超过该最大容许工作温度数度，也可导致永磁体突然且不可逆的退磁，这会妨碍机器以设计电势(potential)工作。这种风险在发电机的突然短路故障事件期间特别尖锐，或可由发电机观察到，例如，绕组、端子或线缆中的短路，或更常见的是诸如整流器或功率电子转换器的发电机控制电子设备的短路。结果，为了减小这种风险，机器通常设计有较大且较高等级(例如，较高的容许温度)的永磁体，和/或在减小的负载下工作，以便减小永磁体的退磁风险。此外，机器通常包括监测永磁体的温度以防止温度过热的控制系统。

直接监测永磁体温度由于转子的旋转而不可行。因此，控制系统通常最好限于通过监测定子绕组温度来间接地监测永磁体温度。例如，电阻与温度成正比变化的电阻式温度检测器(RTD)可物理地安装在定子内。出自RTD的配线将温度信号从RTD传输至控制系统，而控制系统可使用该温度信号来调整机器的负载以降低定子温度，且因此还有希望降低永磁体的温度。然而，这种布置也容易受到RTD或配线故障的影响。结果，多个RTD和相关配线通常安装在定子内以提供冗余。此外，在仅检测定子绕组温度的情况下，不能直接获悉磁体的温度，或不能确保磁体温度在安全或期望的范围内。因此，基于定子温度而控制机器上的负载未必可限制机器的额定负载，或使磁体置于不可接受的、不可逆的退磁风险。

因此，需要一种用于确定机器中的永磁体的温度的系统及方法。理想的是，该系统和方法将可靠地提供对永磁体温度的准确反映，而无需多余的传感器且不会毫无必要地限制机器的额定负载。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下说明中阐述，或可根据该说明而清楚，或可通过实施本发明而理解到。

本发明的一个实施例为一种用于确定机器中的永磁体温度的系统。该系统包括电压传感器和电流传感器。电压传感器生成反映跨过定子的电压电势(voltage potential)的至少一个电压信号，以及电流传感器生成反映经过定子的电流(current flow)的至少一个电流信号。处理器接收至少一个电压信号和至少一个电流信号，且生成反映机器中的永磁体温度的温度信号。

本发明的另一实施例为一种用于调节机器上的负载的系统。该系统包括电压传感器和电流传感器。电压传感器生成反映跨过定子的电压电势的至少一个电压信号，以及电流传感器生成反映经过定子的电流的至少一个电流信号。处理器接收至少一个电压信号和至少一个电流信号，且生成反映机器中的永磁体温度的温度信号。控制器接收温度信号，且基于该温度信号调整机器的负载。

本发明还包括一种用于控制机器负载的方法。该方法包括生成反映跨过定子的电压电势的至少一个电压信号，以及生成反映经过定子的电流的至少一个电流信号。该方法还包括生成反映机器中的永磁体温度的温度信号，以及基于该温度信号调整机器的负载，其中，该温度信号是基于至少一个电压信号和至少一个电流信号的。

本领域的普通技术人员在浏览说明书时将更好地理解这些及其它实施例的特征和方面。

附图说明

在包括参照附图的余下说明中，对于本领域的技术人员而言更为具体地阐述了本发明包括其最佳模式的完整和能够实施的公开内容，在附图中：

图1为根据本发明一个实施例的用于确定永磁体温度的系统的框图；

图2为图1中所示的处理器所执行的功能的简化框图；以及

图3为根据本发明一个实施例的算法的框图。

零件清单

10 系统

12 永磁体

14 风力涡轮发电机

16 转子叶片

18 轴

20 齿轮箱

22 发电机

24 定子

26 转子

28 转换器

30 AC-DC电桥

32 DC-AC电桥

34 电压传感器

36 电流传感器

38 处理器

40 电压信号

42 电流信号

44 温度信号