本發明涉及電機溫度檢測技術，具體涉及一種檢測電動機繞組溫度的方法及包含電動機的設備。

背景技術：

隨著科技的進步，越來越多的電子產品已經進入人們的日常生活，改善人們的生活品質。其中，空調是能夠對封閉空間中空氣的溫度、純凈度、氣流速度等進行調節的設備?？照{通過壓縮機(compressor)從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電動機運轉帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環提供動力。

在壓縮機電機工作時，大電流經過使電機本身不斷發熱，電機散熱主要依靠制冷劑進行降溫。在惡劣工況下，如果無法對壓縮機內部繞組溫度進行檢測和監控。繞組溫度過高會導致電機絕緣失效，對于直流無刷電機來說，隨著溫度上升會使某些永磁材料的退磁電流變小，導致一旦壓縮機失步等情況出現，使永磁體出現退磁，導致整個壓縮機運轉效率下降或直接報廢。

由于直流變頻壓縮機內部工作環境的限制，無法直接在壓縮機內部使用溫度傳感器，通常為了保證壓縮機的正常工作，會在排氣管外置固定溫度傳感器以及壓縮機頂部溫度保護開關，以排氣溫度作為對壓縮機內部溫度進行控制，以使電動機處于可靠工作的環境溫度范圍內。但在一些較特殊的情況下(如：制冷系統缺氟等)，電機大量熱量無法通過制冷劑帶走，導致電機內部溫度很高，制冷系統缺少制冷劑使流量很小，制冷劑很容易被冷卻下來，使排氣溫度又不高，在這種情況下，溫度傳感器檢測的溫度并非壓縮機內部實際溫度，從而無法對壓縮機內部溫度進行有效控制，非常容易導致電機失效，使整個直流變頻制冷系統不能可靠運行。

因此，傳統技術中采用溫度傳感器檢測包含電動機的設備中電動機的溫度準確性較差，不能滿足在任意工況下對電機進行溫度控制的需求。

技術實現要素：

本發明實施例提出一種檢測電動機繞組溫度的方法及包含電動機的設備，以解決傳統技術中采用溫度傳感器檢測包含電動機的設備中電動機的溫度準確性差的問題。

一方面，本發明實施例提供一種檢測電動機繞組溫度的方法，其包括：

確定包含電動機的設備中的至少一個變化率，所述至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率；

基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度。

可選的，所述確定包含電動機的設備中的至少一個變化率，包括：

確定所述包含電動機的設備中電動機的運轉磁通量參數及運轉電阻參數；

基于所述運轉磁通量參數與初始磁通量參數之間的比值獲得所述磁通量變化率；

基于所述運轉電阻參數與初始電阻參數之間的比值確定所述電阻變化率。

可選的，所述基于所述運轉實時磁通量參數與初始磁通量參數之間的比值獲得所述磁通量變化率的算法公式如下：

所述基于所述運轉實時電阻參數與初始電阻參數之間的比值確定所述電阻變化率的算法公式如下：

其中，φ_m0為初始磁通量參數，φ_m為運轉實時磁通量參數，r₀為初始電阻參數，r為運轉實時電阻參數，w為電動機轉速，i為檢測的電動機電流，a、b為固定的比率系數，K_T為溫度變化系數。

可選的，所述運轉實時磁通量參數通過測量電動機電流并計算獲得，所述運轉實時電阻參數通過兆歐表或萬用表測量電動機的阻值獲得；

所述初始磁通量參數和初始電阻參數通過電動機上的標注參數獲得。

可選的，所述基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度的方法包括：

基于電阻變化率確定所述電動機的運轉溫度：

以TCR表示電阻溫度系數，則有：

TCR＝(r-r₀)*ΔT/r₀

即TCR＝(r/r0-1)*ΔT

其中，ΔT＝|T-T0|,T0為已知的零界溫度值，T為電動機的運轉溫度，r/r0為電阻變化率，根據該式求得電動機運轉溫度T。

可選的，所述基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度的方法包括：

基于磁通量變化率確定所述電動機的運轉溫度：

以TCF表示磁通溫度系數，則有：

TCF＝(φ_m-φ_m0)*ΔT/φ_m0；

即TCF＝(φ_m/φ_m0-1)*ΔT

其中，ΔT＝|T-T0|,T0為已知的零界溫度值，T為電動機的運轉溫度，r/r0為電阻變化率，根據該式求得電動機運轉溫度T。

可選的，所述基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度的方法包括：

基于電阻變化率和磁通量變化率共同確定所述電動機的運轉溫度：

電動機運轉溫度＝(基于電阻變化率求得的電動機的運轉溫度+基于磁通量變化率求得的電動機的運轉溫度)/2。

可選的，所述基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度，包括

獲取所述電動機運轉的實時轉速參數；

基于所述至少一個變化率及所述轉速參數，確定所述電動機的運轉實時溫度。

可選的，所述基于所述至少一個變化率及所述轉速參數，確定所述電動機的運轉實時溫度，包括：

若確定所述轉速參數處于第一轉速范圍內，則基于電阻變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉實時溫度；及

若確定所述轉速參數處于第二轉速范圍內，則基于所述磁通量變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉實時溫度；

所述第一轉速范圍的最大值小于所述第二轉速范圍的最小值。

可選的，在確定包含電動機的設備中的至少一個變化率之后，所述方法還包括：

基于所述至少一個變化率，確定所述電動機對應的角度誤差；

基于所述角度誤差對所述電動機進行角度補償。

第二方面，本發明實施例提供一種包含電動機的設備，其包括：

第一確定模塊，用于確定包含電動機的設備中的至少一個變化率，所述至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率；

第二確定模塊，用于基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉溫度。

可選的，所述第一確定模塊用于：

確定所述包含電動機的設備中電動機的運轉磁通量參數及運轉電阻參數；

基于所述運轉磁通量參數與初始磁通量參數之間的比值獲得所述磁通量變化率；

基于所述運轉電阻參數與初始電阻參數之間的比值確定所述電阻變化率。

可選的，所述包含電動機的設備還包括：

獲取模塊，用于獲取所述電動機運轉的轉速參數；

所述第二確定模塊用于基于所述至少一個變化率及所述轉速參數，確定所述電動機的運轉實時溫度。

可選的，所述第二確定模塊用于：

若確定所述轉速參數處于第一轉速范圍內，基于電阻變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉實時溫度；及

若確定所述轉速參數處于第二轉速范圍內，基于所述磁通量變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉實時溫度，所述第一轉速范圍的最大值小于所述第二轉速范圍的最小值。

可選的，所述包含電動機的設備還包括：

第三確定模塊，用于在確定包含電動機的設備中的至少一個變化率之后，基于所述至少一個變化率，確定所述電動機對應的角度誤差；

補償模塊，用于基于所述角度誤差對所述電動機進行角度補償。

本發明的實施例中，通過在空調運行過程中確定包含電動機的設備中至少一個變化率，該至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率，從而基于至少一個變化率，即可確定電動機的運轉實時溫度。而磁通量和電阻均為電動機中工作部件相關的參數，故通過磁通量和電阻的變化率即可較為直觀的反應出電動機內部的溫度情況，使得測試結果更接近真實值，測試結果較為準確。

同時，由于根據磁通量變化率和電阻變化率，即可確定電動機內部的溫度，從而無需設置溫度傳感器，降低了包含電動機的設備的成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹：

圖1為本發明實施例中檢測電動機繞組溫度的方法的流程圖；

圖2為本發明實施例中包含電動機的設備的結構框圖。

具體實施方式

本發明實施例旨在提供一種檢測電動機繞組溫度的方法及包含電動機的設備，用于解決使用溫度傳感器檢測包含電動機的設備中電動機內部的溫度的準確性較差的技術問題。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發明一部分實施例，并不用于限制本發明的保護范圍?；诒景l明中的實施例描述，本領域普通技術人員在不脫離本發明實質精神下作出的等同替換/改進，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例中，包含電動機的設備可以是智能空調，如智能變頻空調或定頻空調等等，其可以對相應的環境空間(如家庭中的客廳、臥室，或辦公樓中的辦公室、餐廳等)的空氣溫度進行調節，如調節空氣的溫度、濕度等等，本發明實施例對此不作具體限制。

下面結合附圖對本發明優選的實施方式進行詳細說明:

如圖1所示，本發明實施例提供一種檢測電動機繞組溫度的方法，應用于包含電動機的設備，該方法的過程可以描述如下:

S11：確定包含電動機的設備中的至少一個變化率，至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率。

本發明實施例中，包含電動機的設備在工作過程中，如制冷或制熱等，壓縮機通過電動機帶動進行工作。其中，電動機是依據電磁感應定律能夠實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用動力源。可選的，包含電動機的設備中電動機可以是永磁同步直流無刷電動機或其他類型電動機，本發明對此不作具體限制。

可選的，在步驟S11中，確定至少一個變化率的的方法可以是：確定包含電動機的設備中電動機的運轉磁通量參數及運轉電阻參數，基于運轉磁通量參數與初始磁通量參數之間的比值獲得磁通量變化率，基于運轉電阻參數與初始電阻參數之間的比值確定電阻變化率。

在實際應用中，交流電動機的旋轉動力主要依靠交流電流在定子中建立旋轉磁場，通常三相電動機的定子繞組分別通過互相差120°(電角度)的電流，即可以得到旋轉磁場。電動機的轉子的線圈(如銅線線圈)通電后會產生磁場，與磁場定子相互作用而轉動。

包含電動機的設備中電動機的運轉電阻參數可以通過測試獲得，例如可以通過兆歐表或萬用表測量電動機的電阻值，或者，也可以通過計算確定電動機的電阻參數。

例如，可以采用用電阻率公式計算，即R＝ρ(L/S)，其中，R代表導線的電阻，單位為歐姆，ρ代表導體的電阻率，單位為歐姆·厘米，L代表導線的長度，單位為厘米，S代表導線的截面積，單位為平方厘米。而導線的長度(L)的計算為：電動機線圈的周長*每槽線圈數*每組線圈數。

由于電阻率通常與溫度相關，在壓縮機工作過程中，電動機中電阻阻值可能會隨著溫度的變化而發生變化。通常來說，對于熱敏電阻器來說，熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。其包括正溫度系數熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數熱敏電阻器(NTC)，其中，正溫度系數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低。因此可以實時檢測獲取電機的運轉電阻參數。

可選的，運轉磁通量可以是根據相關的參數計算而確定的。由前述內容可知，磁通量與磁感應強度B成正比，而磁感應強度B又與電流成正比，所以，磁通量就與電流成正比，故在實際應用中，可以通過測量電動機電流來確定電動機的運轉磁通量參數。在測量電動機的電流時，可以是采用單電阻或多電阻電流采樣方法或其它測試方法確定的，本發明對此不作具體限制。

在實際應用中，初始電阻參數和初始磁通量參數可以是基于電動機的銘牌上的標注確定的。例如，B為磁通密度(即磁感應強度)，單位是特斯拉(T)，電動機的銘牌上應該有標注。S為每個極面下的極面積，S＝L·τ：其中L為電樞線圈的有效邊長度，τ為極距，這兩個量，電動機的銘牌上也應該標出，則根據上述三個參數，就可以求得磁通量：Φ＝B·S。有的銘牌上也會直接給出數值，如磁通量為0.2047Wb，電阻為3.3Ω。

在確定運轉磁通量參數與初始磁通量參數之后，可以確定兩者之間的比值，即磁通量變化率。同理，根據確定的運轉電阻參數和初始電阻參數，即可確定相應的電阻變化率。通常來說，包含電動機的設備在出廠時該參數可以是即行設置好的，如初始電阻參數可以處于[0.5Ω,25Ω]的范圍內。

在實際應用中，在正常情況下，如常溫時，運轉磁通量參數與初始磁通量參數的比值，即磁通量變化率及電阻變化率可以是1，因此，可將1作為變化率的基準，相對于1偏差越多，則表明變化也大。

S12：基于至少一個變化率，確定所述電動機的運轉實時時溫度。

本發明實施例中，由于電動機對應的磁通量變化率和電阻變化率分別與溫度具有相應的對應關系。通常來說，根據電動機中器材的電阻溫度系數，可以確定溫度變化所引起的電阻及磁通量的變化，從而建立該對應關系。

而電阻變化率與溫度之間的對應關系通常與器件材料的屬性相關。例如，對于正溫度系數的材料，當溫度在一定范圍內時，電阻值不會發生變化，而當溫度繼續上升并超過臨界值后，則電阻就會相應的增加。

在實際應用中，由于電阻溫度系數為固定值，其可以表示為TCR，即

TCR＝(r-r₀)*ΔT/r₀ (式1)

對該公式進行變形，則有：

TCR＝(r/r₀-1)*ΔT (式2)

其中，r/r₀為電阻變化率，其可以通過式5計算獲得，ΔT代表溫度的變化量，其為運轉溫度與臨界溫度之差的絕對值。TCR值可以表征溫度升高1℃，器材的電阻值的變化。例如，對應正溫度系數來說，溫度升高，則電阻升高，溫度與電阻成正比例關系，而對于負溫度來說，溫度升高電阻則降低，溫度與電阻呈反比例關系。進而，基于上述TCR的計算公式可以得出電阻與溫度之間的比例關系，即可計算出相應的運轉溫度。

例如，若臨界溫度為45℃，器件的溫度系數為-0.1(即溫度每升高1℃，電阻減小，且電阻變化率為0.1)，若測試確定電阻變化率為0.7，則相對于標準值1偏差了0.3，即電阻變小了，則基于公式1可知，溫度與電阻變化率呈正比，溫度可能提高了7℃，即運轉的溫度為52℃。

相應的，磁通量變化率與溫度之間的對關系也可以是用戶(如技術人員)根據實際測試提前設置的。通常來說，隨著溫度的增加，磁通量會相應的增大。例如，溫度每增高1℃，磁通量則增加0.1(即10％)，等等。則基于磁通量的變化率即可得知溫度的變化情況。

在實際應用中，以TCF表示磁通溫度系數，則有：

TCF＝(φ_m-φ_m0)*ΔT/φ_m0 (式3)

對上述公式變形，則有：

TCF＝(φ_m/φ_m0-1)*ΔT (式4)

其中，φ_m/φ_m0為磁通變化率，其可以通過式6計算獲得，ΔT代表溫度的變化量，其為運轉溫度與臨界溫度之差的絕對值?；谏鲜鯰CF的計算公式可以得出磁通量與溫度之間的比例關系，也可計算出相應的運轉溫度。

例如，溫度臨界值為40℃，若確定在溫度超過臨界溫度值后，溫度每升高1℃，磁通量增大0.1，若檢測確定磁通量變化率為增大0.35，即表明溫度增大了3.5℃，故電動機內部的運轉溫度即為43.5℃。

在實際應用中，由于溫度的變化通常均會引起電阻和磁通量的變化，故可以基于兩個變化率分別求得運轉時刻電動機的相應的溫度，進而計算兩個所得溫度值的平均溫度值，并就該平均溫度值作為電動機內部的運轉溫度，以提高計算結果的準確性。例如，如基于電阻變化率與溫度的對應關系，確定的第一溫度值為62℃，而基于磁通量變化率與溫度的對應關系，確定的第二溫度值為63℃，則將兩者的平均值，即62.5℃確定為電動機內部的運轉溫度。

通常來說，壓縮機的工作負荷越大，如需要調節處理的溫差較大，則相應電動機的轉速也會越快，而電動機的轉速也會造成電動機內部的溫度的影響。因此，在S11之前，還可以獲取電動機運轉的轉速參數，該轉速參數能夠表征包含電動機的設備中壓縮機的工作負荷，則S12的過程還可以是基于至少一個變化率及轉速參數來確定電動機的運轉實時溫度的。

具體來說，基于至少一個變化率確定電動機的運轉溫度時，其過程可以包括：在確定轉速參數處于第一轉速范圍內時，基于電阻變化率與溫度之間的對應關系，確定電動機的運轉實時溫度；及，確定轉速參數處于第二轉速范圍內時，基于磁通量變化率與溫度之間的對應關系，確定電動機的運轉實時溫度，第一轉速范圍的最大值小于第二轉速范圍的最小值。

即根據電動機的轉速，可以選擇基于相應的變化量來反推溫度，從而實現對電動機的內部溫度的較為準確的檢測。

本發明實例例中，基于參數之間的相應關系，可將至少一個變化率表述如下，其中，磁通量變化率可以用公式5表示，電阻變化率可以用公式6表示，即：

其中，φ_m0為初始磁通量參數，φ_m為運轉實時磁通量參數，r₀為初始電阻參數，r為運轉實時電阻參數，w為電動機轉速，i為檢測的電動機電流，a、b為固定的比率系數，K_T為溫度變化系數。

在實際應用中，在電動機轉速較小時，溫度系數主要受電阻影響，而在轉速較大時，電阻參數影響較小，溫度系數主要受磁通量參數的影響。

本發明實施例中，第一轉速范圍可以是低速運轉范圍，例如可以是(0，200rad/s)，第二轉速范圍可以是中高速運轉范圍，例如可以是(200rad/s，450rad/s]，等等，本領域技術人員可以根據實際情況進行設置，本發明實施例對此不作具體限制。

可選的，在第一轉速范圍內，則可以基于電阻變化率與溫度之間的對應關系來確定電動機的運轉溫度。即在低轉速下，與溫度相關的變化參數主要為電阻，則可以通過檢測并計算電阻變化率，進而確定相應的溫度，并將計算確定的溫度作為電動機內部對應的溫度。

例如，若檢測電動機運轉的轉速小于200rad/s，處于第一轉速范圍，電動機中器材的溫度系數為-0.75，若經檢測確定電阻變化率為減小0.3(即30％)，相應變化的溫度差量為4℃，若溫度臨界值為70℃，則電動機運轉實時的溫度即為74℃。

同理，若確定電動機的轉速較大，如大于200rad/s或其它臨界值，則電動機運轉的溫度與磁通量變化率的相關性更大。此時，可以只需要檢測磁通量的變化率即可計算電動機內部的溫度，例如，若根據磁通量變化率與溫度之間的對應關系，計算所得的溫度為78℃，即可將該溫度作為電動機內部的運轉實時溫度。

在實際應用中，由于電動機的定子、轉子繞組都是采用一定絕緣等級的絕緣銅材或銅線制成的。絕緣等級根據絕緣材料的不同，其工作允許的最高溫度值是有一定的限制的(如B級絕緣為130度攝氏度)。如果溫度超過規定值，絕緣材料的性能將變壞，加速絕緣的老化，最終還會使絕緣擊穿而燒毀，甚至導致電動機的燒毀。因此，通過對電動機內部溫度的準確檢測，有利于實時對電極內部的溫度進行監測，從而避免其溫度過高，保證其正常運行。

可選的，本發明實施例中，還可以基于該至少一個變化率確定電動機對應的角度誤差，進而基于角度誤差對電動機進行角度補償。例如，在確定角度滯后時，可以基于滯后的角度，如40°，則可以控制電動機的轉子在旋轉360°的基礎上多旋轉40°。相應的，若確定電動機的角度靠前，則可以控制電動機轉子少旋轉相應角度，從而實現角度補償。

如圖2所示，本發明實施例中包含電動機的設備包括第一確定模塊201和第二模塊202。

第一確定模塊201可以用于確定包含電動機的設備中的至少一個變化率，所述至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率。

第二確定模塊202可以用于基于所述至少一個變化率，確定所述電動機的運轉實時溫度。

具體的，第一確定模塊201可以用于：確定所述包含電動機的設備中電動機的運轉實時磁通量參數及運轉電阻參數；基于所述運轉磁通量參數與初始磁通量參數之間的比值獲得所述磁通量變化率；基于所述運轉電阻參數與初始電阻參數之間的比值確定所述電阻變化率。

可選的，所述包含電動機的設備還包括：

獲取模塊，用于獲取所述電動機運轉實時的轉速參數；

所述第二確定模塊202用于基于所述至少一個變化率及所述轉速參數，確定所述電動機的運轉實時溫度。

可選的，所述第二確定模塊202可以用于：

若確定所述轉速參數處于第一轉速范圍內，基于電阻變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉溫度；及

若確定所述轉速參數處于第二轉速范圍內，基于所述磁通量變化率與溫度之間的對應關系，確定所述電動機的運轉實時溫度，所述第一轉速范圍的最大值小于所述第二轉速范圍的最小值。

可選的，所述包含電動機的設備還包括第三確定模塊和補償模塊，其中，第三確定模塊用于在確定包含電動機的設備中的至少一個變化率之后，基于所述至少一個變化率，確定所述電動機對應的角度誤差；補償模塊，用于基于所述角度誤差對所述電動機進行角度補償。

本發明實施例中，通過在空調運行過程中確定包含電動機的設備中至少一個變化率，該至少一個變化率包括電動機對應的磁通量變化率和/或電阻變化率，從而基于至少一個變化率，即可確定電動機的運轉溫度。而磁通量和電阻均為電動機中工作部件相關的參數，故通過磁通量和電阻的變化率即可較為直觀的反應出電動機內部的溫度情況，使得測試結果更接近真實值，測試結果較為準確。

同時，由于根據磁通量變化率和電阻變化率，即可確定電動機內部的溫度，此前由于無法獲知電動機內部真實溫度，一般對直流壓縮機電動機保護采用極端情況最小值，這大大制約了電動機可以運行的范圍，而實時獲取電動機運行內部溫度可以使電動機保護值變為一個與溫度相關的函數，這大大擴寬了變頻壓縮機使用范圍，而且使變頻空調運行更加可靠。