一种永磁同步曳引机的监测装置及监测方法与流程

1.本发明涉及电梯曳引机监控技术领域，具体涉及一种永磁同步曳引机的监测装置及监测方法。


背景技术：

2.永磁同步式曳引机作为电梯系统中的核心部件，对于电梯安全稳定运行起着决定性作用。一旦曳引机工作状态出现异常，且未被及时发现，可能会对电梯的安全平稳运行埋下重大的安全隐患，严重时将发生重大安全事故。
3.目前，一些专利也提供了对曳引机监测的装置和方法。例如利用温度传感器监测永磁同步式曳引机定子绕组的温度，以判定温度是否达到永磁体失磁温度，当失磁温度维持一定时间后报警(申请号：cn201510017111.8)，虽然此专利中对永磁体的失磁进行了实时监测，但此装置监测功能相对单一，不能很好地对曳引机进行监测。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种永磁同步曳引机的监测装置及监测方法。
5.具体技术方案如下：
6.一种永磁同步曳引机的监测装置，包括：
7.安装板，所述安装板上设置有温度传感器和磁场传感器，所述安装板与永磁同步曳引机的外壳连接固定；
8.所述温度传感器用于感测所述永磁同步曳引机的转子的制动面的温度并生成温度信号；
9.所述磁场传感器用于感测所述永磁同步曳引机的永磁体的磁场并生成磁场信号；
10.处理模块，所述处理模块与所述温度传感器、所述磁场传感器信号连接并接收所述温度信号与磁场信号，并判断所述永磁同步曳引机的故障情况生成故障信号发送至外部物联网系统。
11.优选地，所述安装板具有温度传感器支架，所述温度传感器支架垂直设置于所述安装板上，自所述安装板上延伸至所述永磁同步曳引机的制动装置与所述永磁同步曳引机的所述转子之间的空隙中；
12.所述温度传感器设置在所述第一支架朝向所述转子的所述制动面的一侧。
13.优选地，所述制动装置设置在所述转子的内侧或所述转子的外侧。
14.优选地，所述磁场传感器垂直设置于所述安装板上，自所述安装板上延伸至所述永磁同步曳引机的线圈与所述转子之间的空隙中；
15.所述转子上设置有所述永磁体。
16.优选地，所述处理模块还具有一报警子模块，所述报警子模块连接至所述外部物联网系统，并根据所述永磁同步曳引机的故障情况生成故障信号发送至所述外部物联网系
统。
17.优选地，所述处理模块根据所述磁场信号计算所述永磁同步曳引机的转速。
18.一种永磁同步曳引机的监测方法，其适用于上述监测装置，所述监测装置的温度传感器持续监测转子的制动面的温度并生成温度信号，所述监测装置的磁场传感器持续监测永磁体的磁场并生成磁场信号，所述监测方法具体包括:
19.步骤s1：根据所述磁场信号生成转动状态参数；
20.所述转动状态参数用于表示所述转子为转动状态或静止状态；
21.步骤s2：根据所述温度信号判断所述制动面的温度是否处于安全温度范围，以及根据所述磁场信号判断所述永磁体是否存在强度突变；
22.当所述温度处于安全范围内，且所述永磁体不存在强度突变时，转向步骤s3；
23.当所述温度不处于安全范围内，且所述永磁体不存在强度突变时，转向步骤s6；
24.当所述温度处于安全范围内，且所述永磁体存在强度突变时，转向步骤 s7；
25.当所述温度不处于安全范围内，且所述永磁体存在强度突变时，转向步骤s8；
26.步骤s3：根据所述转动状态参数判断所述转子是否为转动状态；
27.若是，转向步骤s4；
28.若否，输出停机状态信号及温度信号至外部物联网系统，随后返回所述步骤s1；
29.步骤s4：输出所述温度信号至外部物联网系统，并计算所述转子的转速；
30.步骤s5：判断所述转速是否超过门限值；
31.若是，输出超速故障信号至所述外部物联网系统，随后返回所述步骤s1；若否，输出转速信号至所述外部物联网系统，随后返回所述步骤s1。
32.步骤s6：根据所述温度信号判断温度故障类型，输出温度故障信号至外部物联网系统，随后返回所述步骤s1。
33.步骤s7：输出永磁体故障信号至外部物联网系统，随后返回所述步骤s1。
34.步骤s8：根据所述温度信号判断温度故障类型，输出温度故障信号至所述外部物联网系统，同时输出永磁体故障信号至所述外部物联网系统，随后返回所述步骤s1。
35.优选地，所述步骤s4还包括：
36.步骤s41：输出所述温度信号至所述外部物联网系统；
37.步骤s42：获取所述永磁同步曳引机的永磁体数量；
38.步骤s43：计算所述磁场信号的周期；
39.步骤s44：根据所述永磁体数量和所述磁场信号周期计算所述转速。
40.优选地，所述步骤s6还包括：
41.步骤s61：判断所述制动面是否急剧升温；
42.若是，输出温度异常故障信号至所述外部物联网系统；
43.若否，转向步骤s62；
44.步骤s62：根据所述转动状态参数判断所述转子是否为转动状态；
45.若是，输出制动器故障信号至所述外部物联网系统，随后返回所述步骤 s1；
46.若否，输出定子过温故障信号至所述外部物联网系统，随后返回所述步骤s1。
47.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过温度传感器和磁场传感器分别检测转子制动面的温度以及永磁体的磁场变化，综合判断生成较为准确的故障判断结果，准确
度高，检测效果好，同时还连接外部物联网系统，便于报告故障情况进行故障检修。
附图说明
48.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
49.图1为本发明实施例的正视图；
50.图2为本发明实施例的斜视图；
51.图3为本发明实施例的局部视图；
52.图4为本发明实施例的安装板示意图；
53.图5为本发明实施例的剖面图；
54.图6为本发明实施例的磁场传感器示意图；
55.图7为本发明实施例的磁场监测原理示意图；
56.图8为本发明实施例中无故障的磁场信号示意图；
57.图9为本发明实施例中存在故障的磁场信号示意图；
58.图10为本发明实施例的整体示意图；
59.图11为本发明实时例的监测方法示意图；
60.图12为本发明实施例的步骤s4子步骤示意图；
61.图13为本发明实施例的步骤s6子步骤示意图。
62.附图标记说明：1
‑
线圈、2
‑
第一监测装置、3
‑
第二监测装置、4
‑
转子、5
‑
制动装置、6
‑
永磁体、7
‑
处理模块、8
‑
外部物联网系统、201
‑
温度传感器、201a
‑ꢀ
温度传感器支架、202
‑
磁场传感器、203
‑
安装板、701
‑
报警子模块。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
65.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
66.本发明包括：
67.一种永磁同步曳引机的监测装置，如图1
‑
5所示，包括：
68.安装板203，安装板203上设置有温度传感器201和磁场传感器202，安装板203与永磁同步曳引机的外壳连接固定；
69.温度传感器201用于感测永磁同步曳引机的转子4的制动面的温度并生成温度信号；
70.磁场传感器202用于感测永磁同步曳引机的永磁体6的磁场并生成磁场信号；
71.处理模块7，处理模块7与温度传感器201、磁场传感器202信号连接并接收温度信号与磁场信号，并判断永磁同步曳引机的故障情况生成故障信号发送至外部物联网系统8。
72.在一种较优的实施例中，如图1所示，本发明中所公开的监测装置可多个组合使用，如第一监测装置2和第二监测装置3，通过增加多组监测装置可以有效针对部分尺寸较大的曳引机进行及时的故障判定，或是在部分故障情况下，比如曳引机停机时定子绕组的某一点存在温度异常状况时及时判断故障情况。
73.在一种较优的实施例中，监测装置也可进行单组使用，其安装方式与多组监测装置组合使用的方式一致。通过设置至少一个监测装置即可实现对曳引机的故障检测，扩大了曳引机的使用范围，便于在多种情况下，比如曳引机尺寸较小、壳体内部空间较为紧凑等情况下也能实现对曳引机的监测。
74.在一种较优的实施例中，安装板203具有温度传感器支架201a，温度传感器支架201a垂直设置于安装板203上，自安装板203上延伸至永磁同步曳引机的制动装置5与永磁同步曳引机的转子4之间的空隙中；
75.温度传感器201设置在第一支架朝向转子4的制动面的一侧。
76.具体地，温度传感器201优选为非接触式红外传感器，通过设置为非接触式红外传感器能够在不接触转子4的制动面时实现对制动面的温度的有效监测，避免了接触式传感器对于转子4的影响。同时，本发明优选的是监测装置与制动装置配合安装，但本发明的优势在于安装在其他气隙位置同样可以起到所要求的监测效果。
77.在一种较优的实施例中，制动装置5设置在转子4的内侧或转子4的外侧。
78.具体地，制动装置5可以是设置在转子内侧的鼓式制动器，也可以是设置在转子外侧的外抱式制动器。应当理解的是，随着制动装置5的具体种类的变更，制动装置5与转子4的相对位置也会发生改变，进而导致转子4的制动面的改变，但无论是采用何种制动装置5，温度传感器201都应当设置在温度传感器支架201a朝向转子4的制动面的一侧，并且用于感测制动面的实时温度值，还通过处理模块7对实时温度值进行处理生成温度变化值。
79.在一种较优的实施例中，磁场传感器202垂直设置于安装板203上，自安装板203上延伸至永磁同步曳引机的线圈1与转子4之间的空隙中；
80.转子4上设置有永磁体6。
81.具体地，如图6所示，磁场传感器202优选为霍尔元件，其延伸至曳引机的线圈1与转子4之间的空隙中，感测永磁体发出的磁场，并如图7所示，霍尔元件的激励电流i从a、b端流入，根据霍尔效应在c、d端产生电动势e。在激励电流i一定的情况下，磁场强度b越强霍尔电动势e就越高，磁场方向相反，霍尔电动势的方向也改变。
82.在一种较优的实施例中，正常情况下测得的随时间t变化的磁场强度b应当如图8所示，而当测得的磁场强度如图9所示时，表明局部磁场异常，可初步判断永磁体6存在缺损或失磁的情况，此时停机发出报警信号并联络至外部物联网系统8，通知维保人员及时维护或更换永磁体6，可避免由于永磁体6缺损或失磁导致的重大电梯事故，提高电梯系统运行的安全性。
83.在一种较优的实施例中，如图10所示，处理模块7还具有一报警子模块701，报警子模块701连接至外部物联网系统8，并根据永磁同步曳引机的故障情况生成故障信号发送至外部物联网系统8。
84.在一种较优的实施例中，处理模块7根据磁场信号计算永磁同步曳引机的转速。
85.具体地，当磁场传感器202检测到转子4处于转动状态且无磁场强度突变，此时可
以根据事先输入的永磁体6的数量和检测到的磁场变化周期计算出曳引机的实时转速，实现对曳引机实时转速的监测。
86.进一步地，当转速超出安全范围时，检测装置还可发出报警信号，停机并联络至外部物联网系统8，通知相关人员对于曳引机的异常运行状态进行处置，避免造成重大安全事故。
87.一种永磁同步曳引机的监测方法，其适用于上述监测装置，监测装置的温度传感器持续监测转子4的制动面的温度并生成温度信号，监测装置的磁场传感器持续监测永磁体6的磁场并生成磁场信号，如图11所示，监测方法具体包括:
88.步骤s1：根据磁场信号生成转动状态参数；
89.转动状态参数用于表示转子4为转动状态或静止状态；
90.具体地，磁场传感器202对永磁体6的磁场强度转向实时检测，当检测到磁场强度在实时变化则说明转子4处于转动状态，反之则说明转子4处于静止状态。
91.步骤s2：根据温度信号判断制动面的温度是否处于安全温度范围，以及根据磁场信号判断永磁体6是否存在强度突变；
92.当温度处于安全范围内，且永磁体6不存在强度突变时，转向步骤s3；
93.当温度不处于安全范围内，且永磁体6不存在强度突变时，转向步骤s6；
94.当温度处于安全范围内，且永磁体6存在强度突变时，转向步骤s7；
95.当温度不处于安全范围内，且永磁体6存在强度突变时，转向步骤s8；
96.步骤s3：根据转动状态参数判断转子4是否为转动状态；
97.若是，转向步骤s4；
98.若否，输出停机状态信号及温度信号至外部物联网系统8，随后返回步骤 s1；
99.具体地，当处理模块7通过磁场传感器202输出的实时磁场强度判断转子4 处于静止状态且温度传感器201检测到温度处于安全范围，可判断此时曳引机处于正常的停机状态。
100.步骤s4：输出温度信号至外部物联网系统8，并计算转子4的转速；
101.步骤s5：判断转速是否超过门限值；
102.若是，输出超速故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1；
103.若否，输出转速信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1。
104.步骤s6：根据温度信号判断温度故障类型，输出温度故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1。
105.步骤s7：输出永磁体故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1。
106.具体地，若永磁体6存在如图9所示的强度突变状况，表明永磁体6存在缺损或失磁的情况，此时停机发出报警信号并联络至外部物联网系统8，通知维保人员及时维护或更换永磁体6，可避免由于永磁体6缺损或失磁导致的重大电梯事故，提高电梯系统运行的安全性。
107.步骤s8：根据温度信号判断温度故障类型，输出温度故障信号至外部物联网系统8，同时输出永磁体故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1。
108.在一种较优的实施例中，如图12所示，步骤s4还包括：
109.步骤s41：输出温度信号至外部物联网系统8；
110.步骤s42：获取永磁同步曳引机的永磁体6数量；
111.步骤s43：计算磁场信号的周期；
112.步骤s44：根据永磁体6数量和磁场信号周期计算转速。
113.具体地，当处理模块7通过磁场传感器202输出的实时磁场强度判断转子4 处于转动状态且无磁场强度突变，此时可以根据事先输入的永磁体6的数量和检测到的磁场变化周期可输出曳引机的实时转速，实现对曳引机实时转速的监测，当转速超出安全范围时，检测装置发出报警信号，停机并联络至外部，通知相关人员对于曳引机的异常运行状态转向对应，避免造成重大安全事故。
114.在一种较优的实施例中，如图13所示，步骤s6还包括：
115.步骤s61：判断制动面是否急剧升温；
116.若是，输出温度异常故障信号至外部物联网系统8；
117.若否，转向步骤s62；
118.步骤s62：根据转动状态参数判断转子4是否为转动状态；
119.若是，输出制动器故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1；
120.若否，输出定子过温故障信号至外部物联网系统8，随后返回步骤s1。
121.具体地，当处理模块7通过磁场传感器202输出的实时磁场强度判断转子4 转动，同时温度传感器201检测到制动面的温度超出安全范围且伴有急剧升温现象，即设定持续时间δt内温度升高幅度超出设定阈值δt，可初步判定曳引机发生了运行状态下制动装置5未正常提起的情况，此时报警子模块701发出报警信号，停机并联络至外部物联网系统8，通知相关维保人员对装置5未正常提起的情况转向故障排查和修理，避免引起重大的安全事故，排除安全隐患。
122.进一步地，当处理模块7通过磁场传感器202输出的实时磁场强度判断转子 4静止，同时温度传感器201检测到制动面的温度超出安全范围且伴有急剧升温现象，即设定持续时间δt内温度升高幅度超出设定阈值δt，可初步判断是曳引机处于非正常停机状态，并且是由于线圈1中的定子绕组的异常发热引起的温度变化，此时发出报警信号，停机并联络至外部物联网系统8，通知维保人员及时对定子绕组的异常升温转向故障排除和对应，避免由此导致的重大电梯事故，提高电梯系统运行的安全性。
123.本发明的有益效果在于：通过温度传感器和磁场传感器分别检测转子制动面的温度以及永磁体的磁场变化，综合判断生成较为准确的故障判断结果，准确度高，检测效果好，同时还连接外部物联网系统，便于报告故障情况转向故障检修。
124.本领域普通技术人员将会理解，本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等)，或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式，计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。
125.计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包含但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或者装置，或者前述的任意适当组合，如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储
器(eprom或者快闪存储器)、光纤、便携式只读存储器(cd
‑
rom)。
126.计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码，使得处理器能够执行在流程图中每个步骤、或各步骤的组合中规定的功能动作；生成实施在框图的每一块、或各块的组合中规定的功能动作的装置。
127.应当理解的是，处理模块7可以被理解为一个或多个应用专用集成电路 (asic)、dsp、可编程逻辑器件(pld)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、现场可编程门阵列(fpga)、通用处理器、控制器、微控制器(mcu)、微处理器 (microprocessor)、或者其他电子元件实现，用于执行前述监测方法，或执行用于实现前述监测方法的计算机可读程序代码。
128.计算机可读程序代码可以完全在用户的本地计算机上执行、部分在用户的本地计算机上执行、作为单独的软件包、部分在用户的本地计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或者服务器上执行。也应该注意，在某些替代实施方案中，在流程图中各步骤、或框图中各块所注明的功能可能不按图中注明的顺序发生。例如，依赖于所涉及的功能，接连示出的两个步骤、或两个块实际上可能被大致同时执行，或者这些块有时候可能被以相反顺序执行。
129.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。