一種用于水泵電動機的電容式氣隙傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種監(jiān)測氣隙的傳感器，尤其是涉及一種監(jiān)測水栗電動機定子和轉(zhuǎn)子之間微小氣隙的傳感器。
【背景技術】
[0002]氣隙傳感器是應用于監(jiān)測定子和轉(zhuǎn)子之間微小距離的一種傳感器。目前廣泛應用于監(jiān)測水輪發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子空氣間隙的監(jiān)測，但在水栗電動機定轉(zhuǎn)子氣隙的監(jiān)測還未應用；而目前氣隙傳感器中探頭的厚度在在1.5mm以上，還不適用于水栗電動機定轉(zhuǎn)子氣隙的監(jiān)測。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型主要是針對現(xiàn)有技術所存在的技術問題:提供了一種在栗電動機在工作的過程中來監(jiān)測定轉(zhuǎn)子之間的氣隙變化，通過氣隙變化的情況來診斷電動機潛在故障的傳感器。
[0004]本實用新型還有一目的是解決現(xiàn)有技術所存在的技術問題:提供了一種應用在栗電動機氣隙變化，本傳感器厚度小，監(jiān)測間隙小，精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好，成本低的傳感器。
[0005]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：
[0006]—種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，包括氣隙傳感器探頭(2)、傳感器控制器(4);氣隙傳感器探頭（2)與傳感器控制器(4)通過驅(qū)動電纜(3)連接，兩者均固定在電動機定子(5)的表面，且氣隙傳感器探頭(2)位于電動機轉(zhuǎn)子(I)與電動機定子(5)之間。
[0007]所述傳感器控制器(4)通過傳輸電纜(11)與調(diào)節(jié)器(10)連接，調(diào)節(jié)器(10)
[0008]與計算機連接。
[0009]所述氣隙傳感器探頭(2)的厚度為Imm以下。
[0010]所述氣隙傳感器探頭(2)上設置有高溫漆防護層。
[0011]所述電動機定子(5)的表面均勻設置有6個氣隙傳感器探頭(2)。
[0012]本實用新型具有如下優(yōu)點：
[0013]I.外形小，厚度薄，便于安裝，不會影響電動機正常運轉(zhuǎn)；
[0014]2.能夠克服傳感器引線等寄生電容的影響；
[0015]3.能夠克服輸出特性非線性，電場的邊緣效應；
[0016]4.具有較強的抗電磁干擾能力，保證長期可靠性，穩(wěn)定性；
[0017]5.具有較高的測量精度。
【附圖說明】
[0018]圖I為本實用新型的安裝縱面示意圖。
[0019]圖2為本實用新型實現(xiàn)驅(qū)動電纜技術(現(xiàn)有技術)的結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型的氣隙傳感器探頭結構示意圖。
[0021 ]圖4為本實用新型的安裝的俯視示意圖。
[0022]其中，I、電動機轉(zhuǎn)子;2、氣隙傳感器探頭;3、驅(qū)動電纜;4、傳感器控制器;5、電動機定子;6、保護環(huán);7、電容定極板;8、電容動極板;9氣隙傳感器探頭極板；10、調(diào)節(jié)器；11、傳輸電纜;12、電動機軸。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0024]—種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，包括傳感器控制器4，驅(qū)動電纜3，傳感器探頭2，轉(zhuǎn)子I，定子5，以及定子5金屬外殼上的接地端子。
[0025]所述的傳感器控制器4固定在定子表面，一端經(jīng)過驅(qū)動電纜3連接傳感器探頭2上，一端通過傳輸電纜11與調(diào)節(jié)器IO連接，調(diào)節(jié)器IO與計算機連接。
[0026]所述的驅(qū)動電纜3是一種利用驅(qū)動電纜技術極大的減少電容式傳感器邊緣電場影響的電纜。
[0027]所述的傳感器探頭2是一種長方形的貼片，包括保護環(huán)6和氣隙傳感器探頭極板9，其緊貼在定子5表面上，由傳感器探頭2和轉(zhuǎn)子I金屬面形成氣隙電容，定子金屬面和轉(zhuǎn)子金屬面以及大地形成耦合電容。
[0028]所述的傳感器探頭2的厚度可以做到Imm以下，而目前國內(nèi)外的探頭在1.5mm以上。
[0029]所述的傳感器探頭可測量更小的氣息間隙，可以應用在小間隙的栗電動機上。
[0030]所述的傳感器探頭在其表面上涂了一層高溫漆，這種材料能夠有效的抗電氣干擾，同時能夠防止探頭腐化。
[0031]所述的轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子是栗電動機的旋轉(zhuǎn)部件，定子是栗電動機的固定部件。
[0032]所述的氣隙，是本實用新型中所監(jiān)測的電動機定轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙。
[0033]所述的接地端子鏈接在電動機的定子上，通過定子上的接地線接地。
[0034]本實用新型是利用測量電容的原理來測量距離的，兩平行金屬極板間的電容大小主要和金屬板面積，距離以及極板間的介質(zhì)有關，如平行電容器的電容公式:C=e ^/^kcU其中S為兩板的正對面積;d為兩板之間的距離；ε為兩板之間電介質(zhì)的介電常量;k為靜電力恒量，在氣隙傳感器測量的過程中面積S，介電常量ε，靜電力恒量k是不變的，電容與兩板之間的距離d成反比關系，從上述公式可以得到兩極板的距離。
[0035]所述的電容是指定轉(zhuǎn)子之間的電容，定子I相當于電容定極板7，動子2相當于電容動極板8;所述的平行板一端是電動機的定子，另一端是電動機的轉(zhuǎn)子;所述的轉(zhuǎn)子在運行的過程中因軸的擺動、轉(zhuǎn)子本身的膨脹、電力系統(tǒng)的沖擊以及安裝不對中等原因會造成定轉(zhuǎn)子距離d的變化，從而影響電容C的大小，通過測量C可以得到距離d。
[0036]所述的驅(qū)動電纜技術是一種消除寄生電容和克服邊緣效應的方法，在平行板的定極板邊上加保護環(huán)的結構，在保護環(huán)上加相同電位的激勵電壓，將中間定極板的邊緣效應減小。
[0037]本實用新型的具體工作過程為：圖I中，氣隙傳感器探頭2緊貼在電動機定子5上，氣隙傳感器探頭2通過驅(qū)動電纜3與傳感器控制器4鏈接在一起，如圖I所示;氣隙傳感器探頭2上有保護環(huán)6，形狀如圖3所示。
[0038]工作時，隨著工作環(huán)境溫度的升高，電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5有一定的膨脹，電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5之間的電容就會發(fā)生變化，傳感器控制器4可以測量出電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5之間的電容量C，傳感器控制器4中測量得到的C經(jīng)過傳輸電纜11傳遞給調(diào)節(jié)器10，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量并傳送到計算機中，計算機通過平行板電容器電容和距離的關系能夠得到距離d，在5上安裝了6個氣隙傳感器探頭2，通過平行板電容器電容和距離的關系能夠描繪出電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5之間的氣隙形狀及距離大小。通過以上就能夠采集并描繪出電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5之間的最初狀態(tài)，電動機在運行的過程中，受振動、電力系統(tǒng)的沖擊、水栗工工況的影響以及安裝過程中的誤差會使電動機軸12產(chǎn)生一定的擺動，從而影響電動機轉(zhuǎn)子I和電動機定子5之間的距離的變化，都能夠被反應出來，當轉(zhuǎn)子或定子發(fā)生變形時都會立馬反應在氣隙圖上，可以盡早發(fā)現(xiàn)電動機的潛在故障，避免嚴重事故的發(fā)生。
【主權項】
1.一種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，其特征在于:包括氣隙傳感器探頭（2)、傳感器控制器(4);氣隙傳感器探頭（2)與傳感器控制器(4)通過驅(qū)動電纜(3)連接，兩者均固定在電動機定子(5)的表面，且氣隙傳感器探頭(2)位于電動機轉(zhuǎn)子（I)與電動機定子(5)之間。2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，其特征在于:所述傳感器控制器(4)通過傳輸電纜(11)與調(diào)節(jié)器(10)連接，調(diào)節(jié)器(10)與計算機連接。3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，其特征在于:所述氣隙傳感器探頭(2)的厚度為Imm以下。4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，其特征在于:所述氣隙傳感器探頭(2)上設置有高溫漆防護層。5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于水栗電動機的電容式氣隙傳感器，其特征在于:所述電動機定子(5)的表面均勻設置有6個氣隙傳感器探頭(2)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于水泵電動機的電容式氣隙傳感器，包括氣隙傳感器探頭（2）、傳感器控制器（4）；將氣隙傳感器探頭（2）安裝在電動機的定、轉(zhuǎn)子間，能夠在電動機運行的過程中監(jiān)測定轉(zhuǎn)子之間空氣間隙的變化，從而提前診斷出電動機潛在的故障。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點：1.厚度小，便于安裝，不會影響水泵電動機正常運轉(zhuǎn)；2.能夠克服傳感器引線等寄生電容的影響；3.能夠克服輸出特性非線性，電場的邊緣效應；4.具有較強的抗電磁干擾能力，保證長期可靠性，穩(wěn)定性；5.具有較高的測量精度。
【IPC分類】G01B7/14
【公開號】CN205156845
【申請?zhí)枴緾N201520889081
【發(fā)明人】賴冠文, 蔣勁, 陳英強, 韋東
【申請人】廣東省水利水電科學研究院, 武漢大學, 南京鈦能電氣有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月10日