一种用于电机定子绝缘PDIV监测的窄带贴片天线

一种用于电机定子绝缘pdiv监测的窄带贴片天线
技术领域
1.本实用新型涉及电机定子pdiv监测技术，具体地讲，是涉及一种用于电机定子绝缘pdiv监测的窄带贴片天线。


背景技术：

2.局部放电(pd)现象是加速电气设备绝缘系统电老化的重要因素，pd测试是发现绝缘系统潜在绝缘缺陷的重要手段。目前通过耦合局部放电发生时辐射出的电磁信号进行局部放电(pd)检测，特高频(uhf)测试方法在局部放电的现场测试中得到了广泛应用。但是在利用uhf传感器进行电机在线pd测试时极易出现耦合方波脉冲电压源产生的低频干扰，因此对检测元件的信噪比和性能有较高要求，并且放置位置需尽量靠近变频电机定子绕组附近，以便能够捕捉到第一个有效放电信号，但目前的检测元件多为体积较大的刚性基底天线，导致不能将天线内置于电机定子中，影响测试结果。因此，亟需改进。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于电机定子绝缘pdiv监测的窄带贴片天线，针对性地设计了内置式的柔性结构使贴片天线能够有效布置于变频电机定子内，以便进行pdiv监测。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种用于电机定子绝缘pdiv监测的窄带贴片天线，包括采用聚酰亚胺pi材质制作的呈矩形状的柔性介质基底，以及嵌置于柔性介质基底内的由铜片制成的微带辐射片和镜像地板，其中，所述微带辐射片和镜像地板的铜片厚度为0.035mm，所述柔性介质基底在铜片上表面覆盖的厚度为0.025mm、在铜片下表面覆盖的厚度为0.1mm；所述镜像地板设置于柔性介质基底一侧边缘，所述微带辐射片呈矩形条状，并沿垂直于镜像地板的柔性介质基底的中心线布置，该微带辐射片的一端与柔性介质基底边缘齐平、另一端与所述镜像地板保持一馈电间隙，该馈电间隙内设置有一馈电线用于输出检测信号。
6.具体地，所述微带辐射片的长度为65-70mm，宽度为8mm，馈电间隙为4mm，使该窄带贴片天线的谐振频率在1ghz附近。
7.作为优选，所述微带辐射片的长度为67mm，该窄带贴片天线的谐振频率为1ghz。
8.具体地，所述柔性介质基底的矩形状尺寸为90mm*100mm。
9.具体地，所述窄带贴片天线的弯曲曲率直径在3.1831～22cm时，工作频带在0.7～1.2ghz。
10.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
11.(1)本实用新型针对变频电机定子绝缘局部放电检测所使用的天线进行设计，通过对微带辐射片的矩形条状形状和柔性介质基底构造柔性的窄带贴片天线，使天线能够有效地贴合安置于变频电机定子内壁，充分利用空间并保证检测效果，并且结构更为简洁，从而实现更为准确的电机定子pdiv测试，进而提升电机绝缘系统的pdiv测试准确度。本实用
新型结构简单，设计巧妙，使用方便，适于在变频电机定子pdiv检测中应用。
12.(2)本实用新型根据天线设计频段对微带辐射片的长度进行控制，以保证天线检测结果的稳定准确。
13.(3)本实用新型结合天线在电机定子内壁安置的状态进行弯曲曲率控制，以保证安置后的检测结果符合要求。
附图说明
14.图1为本实用新型-实施例的正面结构示意图。
15.图2为本实用新型-实施例的侧面结构示意图。
16.图3为本实用新型-实施例中天线不同曲率的回波损耗示意图。
17.图4为本实用新型-实施例中天线曲率直径为3.1831cm时的示意图。
18.图5为本实用新型-实施例中天线曲率直径为22cm时的示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
20.实施例
21.如图1至图5所示，该用于电机定子绝缘pdiv监测的窄带贴片天线，包括采用聚酰亚胺pi材质制作的呈矩形状的柔性介质基底1，以及嵌置于柔性介质基底内的由铜片制成的微带辐射片2和镜像地板3，其中，所述微带辐射片和镜像地板的铜片厚度为0.035mm，所述柔性介质基底的矩形状尺寸为90mm*100mm，以便于在该电机定子绝缘pdiv监测的具体应用场景的匹配使用，所述柔性介质基底在铜片上表面覆盖的厚度为0.025mm、在铜片下表面覆盖的厚度为0.1mm，该窄带贴片天线的总厚度为0.16mm，可在保证性能的基础上适应一定程度的弯曲，提高环境安装适应性；聚酰亚胺pi的介电常数为3.5，耐高温可达400℃，长期工作温度在-200～300℃，高绝缘性能，适于长期工作在在线运行的变频电机环境中。
22.所述镜像地板设置于柔性介质基底一侧边缘，所述微带辐射片呈矩形条状，并沿垂直于镜像地板的柔性介质基底的中心线布置，该微带辐射片的一端与柔性介质基底边缘齐平、另一端与所述镜像地板保持一馈电间隙，该馈电间隙内设置有一馈电线4用于输出检测信号。具体地，对于微带辐射片长度设计，所述微带辐射片的长度为65-70mm，使该窄带贴片天线的谐振频率在1ghz附近。根据窄带天线设计原理，基于谐振频率为1ghz的目标条件，由于微带辐射片的宽度和馈电间隙对天线的影响相对较小，本实施例中将二者配置为定值，即宽度为8mm，馈电间隙为4mm，同时通过设计微带辐射片长度这个主要影响该天线性能的指标，利用自由空间电磁波波长的四分之一计算出理想状态下该矩形条状的微带辐射片的长度l为75mm，再结合pi柔性介质基底的介电常数和天线设计总厚度进行仿真运算，确定出当l＝65mm时天线的谐振频点为1.03ghz，当l＝70mm时天线的谐振频点为0.97ghz，并进一步确定出当l＝67mm时天线的谐振频点为1ghz。
23.具体地，所述窄带贴片天线的弯曲曲率直径在3.1831～22cm时，工作频带在0.7～1.2ghz。本实用新型结合电机定子内部安置情况对天线曲率直径控制分析，并试验了曲率直径为3.1831cm、14cm、18cm和22cm的四种情况，其中3.1831cm为将该窄带贴片天线卷曲为
圆柱形套管形式，如图4和图5，通过该四种情况下的回波损耗s11性能测试分析，如图3所示，随曲率直径的减小、谐振频率逐渐增加，回波损耗s11逐渐减小，在变形最严重的情况下，天线谐振频率增加到1.15ghz，不过该频率仍然在接收的pd频域范围内。
24.本实用新型在使用时，不仅可以将天线附在电机定子内壁，也可以附在电机定子外壁，甚至是利用柔性特性将其卷成套管套在变频器输出高压线上进行pd耦合，如此可以实现在电机在线运行时接收电机定子绝缘系统产生的pd信号，更为准确地进行电机定子pd测试。并且通过实验还验证了本实用新型的窄带贴片天线与外置型阿基米德螺旋天线相比，该窄带贴片天线内置时灵敏度更高，接收到的pd信号幅值至少为外置型阿基米德螺旋天线的100倍，并且近场耦合可以将pd电磁波信号全部转换为天线辐射传输线上的电流信号。因此本实用新型的窄带贴片天线在进行电机定子绝缘pdiv监测时具有优秀的性能。
25.上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。