CN101894707B

CN101894707B - 电机温度继电器

Info

Publication number: CN101894707B
Application number: CN201010232007A
Authority: CN
Inventors: 林茂多; 吴顺海; 曾繁荣; 刘勇
Original assignee: GUILIN SPACEFLIGHT ELECTRONIC CO Ltd; CSR Zhuzhou Electric Co Ltd
Current assignee: GUILIN SPACEFLIGHT ELECTRONIC CO Ltd; CRRC Zhuzhou Electric Co Ltd
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-07-19
Also published as: CN101894707A

Abstract

本发明为电机温度继电器，外径等于或小于12mm的探头套管与壳体密封连接，加套了导热绝缘套管的热保护器装于探头套管内底部，电缆与热保护器的引出端连接从壳体的一端封闭引出。安装了热保护器的探头可从电机上的小孔插入，底端直接接触定子铁芯，准确感知电机内部温度变化。探头套管为导热性良好、强度较高的黄铜管。绝热套管嵌于壳体阶梯式底孔，探头套管与绝热套管连接。电缆引出柄连接于壳体侧孔。从壳体顶孔灌入的灌封胶填充壳体内腔，并密封各连接件的间隙，顶盖封闭壳体顶孔。本温度继电器工作温度为-40℃～170℃，及时感知温度变化、回复温度和动作温度的差在10℃以内；便于安装，防振、防水，适用于列车牵引电机温度保护。

Description

电机温度继电器

(一)技术领域

本发明涉及温度继电器技术领域，具体为一种防振、耐高温的电机温度继电器。

(二)背景技术

高速列车的关键部件牵引电机，其安全性和可靠性直接关系列车的正常运行。牵引电机的故障大部分是由于电机过热或绝缘材料破损引起的电机对地击穿或匝间短路，从而导致电机电流增大，进一步烧损绝缘材料，使电机温升形成恶性循环，最终电机彻底损毁无法运行。因此在牵引电机上必须安装温度继电器，以实时监测电机内部温度，当电机内部温度达到设定的保护温度时，温度继电器动作，触点断开，其上位执行单元发出报警信号，使电机得到有效的过温保护。

牵引电机的周围工作环境温度为-40℃～150℃，要求动作温度为155℃±3℃，还要求回复温度与动作温度的差在10℃以内。

现有的温度继电器分为有源和无源两种类型。有源型温度继电器为电子式恒温继电器。通过微处理器采集温度传感器的信号，得到所测环境温度。其对温度变化响应灵敏，且动作温度和回复温度的差可小于3℃。但是其工作温度必须低于125℃，而且因为需要安装控制电路，其体积也比较大。无法用于列车牵引电机。无源型温度继电器是利用双金属片在温度变化时动作，推动触点接通或者断开。此类温度继电器耐高温，但是其动作温度和回复温度的差较大，特别是体积小于20mm×7mm×5.6mm的微型温度继电器，其动作温度和回复温度的差一般大于25℃。现有的无源型温度继电器也无法用于列车电机。

再一个难点在于要准确检测牵引电机定子的温度，就需要检测电机内的铁芯表面的温度，但电机内无安装温度继电器的空间。

总之，目前尚未见适合高速列车牵引电机过热保护的电机温度继电器。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种电机温度继电器，其具有直径等于或小于12mm的长探头，其内安装双金属片的热保护器，探头可插入电机表面的测孔内直接检测电机定子铁芯表面温度。

本发明设计的电机温度继电器包括壳体、双金属片及所连接的动触片和静触片，动触片和静触片连接的引出电缆，双金属片及所连接的动触片和静触片封闭于底端封闭的导热管内成为热保护器，探头套管与壳体密封连接，探头套管为底部封闭的、导热性良好的刚性套管，探头外径等于或小于12mm，热保护器外套有弹性的导热绝缘套管，其外径小于或等于7mm，探头套管内径等于或稍大于加套了导热绝缘套管的热保护器的外径，加套了导热绝缘套管的热保护器装于探头套管内、处于探头套管底部，热保护器的引出端从热保护器上端的密封胶中伸出，电缆与热保护器的引出端连接，电缆经过探头套管和壳体、从壳体的一端封闭引出，与上位执行机构连接。安装了热保护器的探头套管成为探头。壳体底部至探头套管底端的距离为40mm～50mm，此距离由所测电机表面测孔深度决定。

本电机温度继电器使用时探头从电机上的小孔插入，探头底端直接接触定子铁芯，准确感知电机内部温度变化。

为了使热量迅速传递到探头套管内的热保护器，探头套管为导热性良好、强度较高的黄铜套管。为防止探头套管表面腐蚀或氧化，探头套管表面电镀处理。

为保证双金属片与外部的绝缘，热保护器外所套的导热绝缘套管上端与热保护器上端平齐，下端超出热保护器底端2mm～3mm，且热保护器底端与探头套管底部的距离为2.5mm～4mm，以保证热保护器底端与探头套管底端绝缘满足要求。

为防止热保护器插入探头套管时，导热绝缘套管与热保护器间的位移，二者之间用硅胶粘结固定。

为了保证产品的密封性并防止探头套管接收的环境热量传递到壳体，探头套管与壳体底孔为阶梯孔，与之过盈配合的绝热套管嵌于壳体底孔内、与壳体固定连接，探头套管上端与绝热套管螺纹连接。

为了便于本温度继电器在列车电机上安装，在壳体有侧孔，中空的电缆引出柄螺纹连接于侧孔，电缆引出柄与探头套管的中心线垂直。

为了保证本温度继电器防水密封，壳体底孔与侧孔与壳体内腔相通，且有与内腔相通的顶孔，从壳体顶孔灌入的灌封胶填充壳体内腔，并灌封探头套管内的热保护器上方空间和电缆引出柄内孔，还密封绝热套管与壳体的间隙、电缆引出柄与壳体的间隙及顶盖与壳体的间隙。在胶固化之前，顶盖与壳体顶孔螺纹连接、封闭壳体顶孔。灌封胶为快速固化、耐高温、绝热、防水，且在-60℃～250℃均保持弹性的硅胶。

为了防止填充灌封胶时，胶流到热保护器和探头套管之间，影响热保护器的温度变化时的动作灵敏，探头套管内分为上下两段，下段内径等于热保护器导热绝缘套管外径，上段内径大于下段内径2mm～3mm，上下段之间形成台阶。套有导热绝缘套管的热保护器插在探头套管下段内，提高热保护器与外部的热传递速度。

为了确保灌封胶不会渗到热保护器和探头套管之间，可增加盖板和引出杆。探头套管内的下段内径等于热保护器导热绝缘套管外径，且下段的高度大于热保护器高度，即上下段之间的台阶高于热保护器上端15mm～26mm。热保护器的2个引出端各固定连接引出杆，圆柱形的盖板外径与探头套管上段内径配合，引出杆密封穿过盖板，电缆与引出杆连接。套有导热绝缘套管的热保护器插入探头套管下段，盖板压于探头套管下段的台阶上，盖板与探头套管固定密封。由于盖板的隔断，当从顶孔灌封时，有效防止灌封胶渗入到探头套管下段热保护器四周，保证了产品热传导的一致性。

经过高温再冷却后填充的灌封胶可能会产生裂纹，为了避免影响防水效果，在顶盖与壳体的连接处、和/或电缆引出柄与壳体的连接处、和/或探头套管电缆与壳体的连接处分别增加密封圈，所述密封圈为高温橡胶垫圈。当顶盖、电缆引出柄和探头套管与壳体的扭紧连接时，压迫各高温橡胶垫圈使之变形，填充连接处的缝隙，有效防止水从各连接处进入。

本发明电机温度继电器的优点为：1、双金属片和动、静触片封装于导热绝缘的热保护器内，且与探头套管底部的距离小于3mm，保证了及时感知温度变化、回复温度和动作温度的差在10℃以内；2、细长的探头可伸入列车牵引电机表面直径仅为12.5mm的测孔内，探头底端直接接触定子铁芯，处于探头套管底部的热保护器准确感知电机内部温度变化，保证动作温度合格；3、探头套管导热性好、刚性较强且有电镀防腐蚀处理，能切实保护热保护器，保证其工作稳定及工作寿命；4、壳体及细长的电缆引出柄使本继电器可安装于电机外的有限空间，且便于电缆引出；5、灌封胶填充保证本继电器的防振和防水性能，浸入水中24小时仍能正常工作；6、本继电器检测部分探头的工作温度为-40℃～170℃，安装部分的壳体和电缆引出柄的工作温度为-40℃～150℃，适合在列车牵引电机的温差变化大的情况下使用；7、本继电器各个零部件无易燃、易爆、有毒、腐蚀类，使用安全。

(四)附图说明

图1为本电机温度继电器实施例结构示意图；

图2为本电机温度继电器实施例2结构示意图。

图中标号为：

1、电缆，2、电缆引出柄，3、壳体，4、顶盖，5、灌封胶，6、绝热套管，7、热保护器引出端，8、导热绝缘套管，9、探头套管，10、热保护器，11、引出杆，12、盖板，13、探头套管密封圈，14、顶盖密封圈，15，电缆引出柄密封圈，16、电缆夹。

(五)具体实施方式

实施例1

本电机温度继电器实施例1如图1所示，壳体3有底孔、顶孔和侧孔，三孔均与壳体内腔相通。双金属片及所连接的动触片和静触片封闭于底端封闭的导热管内成为热保护器10，热保护器10外套有弹性的导热绝缘套管8，导热绝缘套管8与热保护器10之间用硅胶粘结固定。导热绝缘套管8外径小于7mm，其上端与热保护器10上端平齐，下端超出热保护器10底端3mm。探头套管9为底部封闭的黄铜管，表面镀镍。探头套管9外径小于12mm，其内分为上下两段，下段内径等于热保护器导热绝缘套管8外径，且下段的高度小于热保护器10高度4mm～6mm，上段内径大于下段内径2.5mm，上下段之间形成台阶。热保护器10插在探头套管9下段内，热保护器底端与探头套管9底部的距离D为3.5mm。热保护器10的引出端7从热保护器10上端的密封胶中伸出，电缆1与热保护器10的引出端7连接。装有热保护器10的探头套管9成为探头。

壳体3底孔为阶梯孔，与之过盈配合的绝热套管6嵌于壳体3底孔内、与壳体3固定连接，探头套管9上端与绝热套管6螺纹连接。本例壳体3底部至探头套管9底端的距离L为44mm，此距离由所测电机表面测孔深度决定。

中空的电缆引出柄2螺纹连接于在壳体3的侧孔，电缆引出柄2与探头套管9的中心线垂直。

电缆1经过探头套管9、壳体3，从电缆引出柄2引出。

壳体3安装了探头套管9和电缆引出柄2后，从壳体3顶孔灌入的灌封胶5填充壳体3内腔，并灌封探头套管9的热保护器10上方空间和电缆引出柄2内孔，还密封绝热套管6与壳体3的间隙、电缆引出柄2与壳体3的间隙在胶固化之前，顶盖4与壳体3顶孔螺纹连接，灌封胶5封闭顶盖4与壳体3的间隙。所用灌封胶5为快速固化、耐高温、绝热、防水，且在-60℃～250℃均保持弹性的硅胶。

可以在顶盖4与壳体3的连接处加顶盖密封圈、电缆引出柄2与壳体3的连接处加电缆引出柄密封圈。所用述各密封圈均为耐250℃高温的氟橡胶垫圈。图1未画出密封圈。

本电机温度继电器使用时探头从电机上的小孔插入，探头套管9底端直接接触定子铁芯，准确感知电机内部温度变化。

实施例2

本电机温度继电器实施例2如图2所示，与实施例1相同壳体3有底孔、顶孔和侧孔，三孔均与壳体3内腔相通；热保护器10外套有弹性的导热绝缘套管8，探头套管9、顶盖4、电缆引出柄2的结构及与壳体3的连接也与实施例1基本相同。

本例探头套管9下段的高度大于热保护器10高度，即上下段之间的台阶高于热保护器10上端20mm。热保护器10的2个引出端7各固定连接1根引出杆11，圆柱形盖板12外径与探头套管9上段内径配合，引出杆11密封穿过盖板12，电缆夹16连接电缆1与引出杆11的上端。套有导热绝缘套管8的热保护器10插入探头套管9下段，盖板12底面压于探头套管9下段的台阶上，盖板12圆柱形的边缘与探头套管9锡焊密封。

壳体3底孔为阶梯孔，探头套管9上端头部的外径大于探头套管9主体的外径，装有热保护器10的探头套管9从壳体3顶孔插入壳体3底孔，探头套管9头部与底孔螺纹连接。本例壳体3底部至探头套管9底端的距离L为44mm，此距离由所测电机表面测孔深度决定。

在顶盖4与壳体3的连接处有顶盖密封圈14、电缆引出柄2与壳体3的连接处有电缆引出柄密封圈15、探头套管9与壳体3的连接处有探头套管密封圈13。所述各密封圈均为耐250℃高温的氟橡胶垫圈。

与实施例1相似，壳体3安装了探头套管9和电缆引出柄2后，从壳体3顶孔灌入的灌封胶5填充壳体3内腔，并灌封探头套管9的盖板12上方空间和电缆引出柄2内孔，还密封绝热套管6与壳体3的间隙、电缆引出柄2与壳体3的间隙，在胶固化之前，顶盖4与壳体3顶孔螺纹连接，灌封胶5封闭顶盖4与壳体3的间隙。所用灌封胶5与实施例1相同。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.电机温度继电器，包括壳体（3）、双金属片及所连接的动触片和静触片，动触片和静触片连接的电缆，双金属片及所连接的动触片和静触片封闭于底端封闭的导热管内成为热保护器（10），其特征在于：

所述热保护器（10）安装于探头套管（9）内，探头套管（9）为底部封闭的、导热刚性套管，热保护器（10）外套有弹性的导热绝缘套管（8），探头套管（9）内径等于或稍大于热保护器（10）的导热绝缘套管（8）外径，加套了导热绝缘套管（8）的热保护器（10）装于探头套管（9）内底部，探头套管（9）与壳体（3）密封连接；热保护器（10）的引出端（7）从热保护器（10）上端的密封胶中伸出，电缆（1）与热保护器（10）的引出端（7）连接；电缆（1）经过探头套管（9）和壳体（3）、从壳体（3）的一端封闭引出；

所述探头套管（9）的外径等于或小于12mm，壳体（3）底部至探头套管（9）底端的距离为40mm～50mm。

2.根据权利要求1所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述热保护器（10）外所套的导热绝缘套管（8）外径小于或等于7mm，其上端与热保护器（10）上端平齐，下端超出热保护器（10）底端2mm～3mm，且热保护器（10）底端与探头套管（9）底部的距离为2.5mm～4.0mm。

3.根据权利要求1或2所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述壳体（3）有侧孔，中空的电缆引出柄（2）连接于侧孔，电缆（1）经过探头套管（9）和壳体（3）后从电缆引出柄（2）引出。

4.根据权利要求3所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述探头套管（9）内分为上下两段，下段内径等于热保护器（10）外的导热绝缘套管（8）外径，上段内径大于下段内径2mm～3mm，上下段之间形成台阶；热保护器（10）插在探头套管（9）下段内。

5.根据权利要求4所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述壳体（3）有阶梯式底孔，与之过盈配合的绝热套管（6）嵌于壳体（3）底孔内、与壳体（3）固定连接，探头套管（9）上端与绝热套管（6）连接。

6.根据权利要求5所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述壳体（3）的底孔与侧孔与壳体（3）内腔相通，且壳体（3）有与内腔相通的顶孔，从壳体（3）顶孔灌入的灌封胶（5）填充壳体（3）内腔，并灌封探头套管（9）的热保护器（10）上方空间和电缆引出柄（2）内孔，还密封绝热套管（5）与壳体（3）的间隙、电缆引出柄（2）与壳体（3）的间隙及顶盖（4）与壳体（3）的间隙；顶盖（4）与壳体（3）顶孔连接、封闭壳体（3）顶孔。

7.根据权利要求6所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述顶盖（4）与壳体（3）的连接处有顶盖密封圈（14）、和/或电缆引出柄（2）与壳体（3）的连接处有电缆引出柄密封圈（15）；所述各密封圈均为耐250℃高温的氟橡胶垫圈。

8.根据权利要求4所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述探头套管（9）内上下段之间形成台阶高于热保护器（10）上端15mm～26mm；热保护器（10）的2个引出端（7）各固定连接1根引出杆（11），圆柱形的盖板（12）外径与探头套管（9）上段内径配合，引出杆（11）密封穿过盖板（12），电缆（1）与引出杆（11）连接；套有导热绝缘套管（8）的热保护器（10）插入探头套管（9）下段，盖板（12）底面压于探头套管（9）下段的台阶上，盖板（12）圆柱形的边缘与探头套管（9）密封连接；所述壳体（3）有阶梯式底孔，探头套管（9）头部与壳体（3）底孔连接。

9.根据权利要求8所述的电机温度继电器，其特征在于：

所述壳体（3）的底孔与侧孔与壳体（3）内腔相通，且壳体（3）有与内腔相通的顶孔，从壳体（3）顶孔灌入的灌封胶（5）填充壳体（3）内腔，并灌封探头套管（9）的盖板（12）上方空间和电缆引出柄（2）内孔，还密封探头套管（9）与壳体（3）的间隙、电缆引出柄（2）与壳体（3）的间隙及顶盖（4）与壳体（3）的间隙；顶盖（4）与壳体（3）顶孔连接、封闭壳体（3）顶孔。

10.根据权利要求9所述的电机温度继电器，其特征在于：

在顶盖（4）与壳体（3）的连接处有顶盖密封圈（14）、和/或电缆引出柄（2）与壳体（3）的连接处有电缆引出柄密封圈（15）、和/或探头套管（9）与壳体（3）的连接处有探头套管密封圈（13）；所述各密封圈均为耐250℃高温的氟橡胶垫圈。