CN102594030A - 具有集成的磁通量传感器的电机 - Google Patents

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    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
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Abstract

一种永磁体电机，包括：壳体；安装在所述壳体内的定子；转子组件；安装在所述转子组件内的多个永磁体；以及布置在所述壳体内的磁通量传感器。所述磁通量传感器包括构造为且设置为检测从所述转子组件泄漏的磁通量的感测表面。

Description

具有集成的磁通量传感器的电机
技术领域
示例性实施例涉及永磁体电机的领域，更具体地，涉及具有集成的磁通量传感器的永磁体电机。
背景技术
电机通过流过定子的电能做功以在转子中引起电动力。电动力在转子处产生旋转力。转子的旋转用于驱动各种外部装置。当然，还能够利用电机通过输入功发电。在任一情况下，电机目前都以越来越高的速度产生越来越大的输出，并且设计为更小的包装。高的功率密度和速度常常导致严苛的操作条件，比如高的内部温度、振动等等。高的温度能够导致在永磁体电机中磁体损坏。因此，很多常规的电机包括传感器，这些传感器监控例如定子温度、壳体温度等等。传感器通常采取安装在电机的壳体上的温度或振动传感器的形式。
发明内容
公开了一种永磁体电机，包括：壳体、安装在所述壳体内的定子、转子组件、安装在所述转子组件内的多个永磁体、以及布置在所述壳体内的磁通量传感器。所述磁通量传感器包括构造为且设置为检测从所述转子组件泄漏的磁通量的感测表面。
还公开了一种操作永磁体电机的方法，包括：使转子组件相对于定子旋转，感测来自所述转子组件的磁通量，以及基于从所述转子组件泄漏的磁通量控制所述电机的参数。
附图说明
以下描述不应当视为以任一方式进行限制。参照附图，相似的元件标以相同的附图标记：
图1是绘出了根据示例性实施例的包括集成的磁通量传感器的电机；以及
图2是根据示例性实施例的另一方面的包括集成的磁通量传感器的电机。
具体实施方式
参照附图，以示例而非限制的方式在此提供所公开的设备及方法的一个或多个实施例的详细描述。
示例性实施例提供了直接集成到电机内的磁通量传感器。磁通量传感器与安装在永磁体电机的转子中的磁体相邻地设置。磁通量传感器提供与来自转子的磁通泄漏相关的反馈。磁通密度能够与磁体的温度关联。监控磁体温度通过提供对潜在故障模式的指示而使控制器能够调节电机的各种操作参数以增强输出并增大机器的可靠性。即，能够基于磁体温度在以发电机模式操作时调节诸如速度、负载、电机的反-EMF(电动势)之类的操作参数和/或穿过电机的冷却剂流以避免能够导致电机故障的潜在的退磁化。
图1中以2整体地表示根据示例性实施例的永磁体电机。电机2包括壳体4，该壳体具有通过第一端壁8和第二端壁或盖10相连接的第一侧壁6和第二侧壁7以共同限定出内部分12。第一侧壁6包括内表面16，第二侧壁7包括内表面17。此刻，应当理解，壳体4还能够构建为包括具有连续内表面的单个侧壁。电机2还示出为包括布置在第一侧壁6的内表面16和第二侧壁7的内表面17处的定子24。定子24包括本体28，该本体具有延伸到第二端部部分30的第一端部部分29，该第二端部部分支承多个线圈36。线圈36包括第一端部线匝部分40和第二端部线匝部分41。
电机2还示出为包括可旋转地支承在壳体4内的轴54。轴54包括经居中部分59延伸到第二端部57的第一端部56。第一端部56通过第一轴承63相对于第二端壁10可旋转地支承，而第二端部57通过第二轴承64相对于第一端壁8可旋转地支承。轴54支承可旋转地安装在壳体4内的转子组件70。转子组件70包括相对于居中部分59固定的毂74以及转子叠片组件79。转子叠片组件79包括多个叠片84，这些叠片被堆叠和对准以限定出外径表面87。转子叠片组件79还包括嵌入多个叠片84内的一系列永磁体90。
电机2通过电缆99电连接至马达控制面板97，该电缆包括多个电导体，其中的一个以104表示，这些电导体使定子24与布置在马达控制面板97中的具有端子(未示出)的电源108电联接。马达控制面板97还容置控制器114，该控制器可以被用于控制马达启动、马达速度和/或马达关闭，以及如将在下面更详细讨论的各种其他操作参数。在所示的示例性实施例中，控制器114联接至冷却剂系统120，该冷却剂系统输送冷却剂流、包含油、乙二醇的混合物穿过壳体4。应当理解，“穿过”是指，冷却剂系统120能够不仅构造为将冷却剂流直接引导到壳体4内和/或到第一和第二轴承63和64上，而且还可以构造为将冷却剂流引导到定子24的第一和第二端部线匝部分40和41上，或者间接地穿过如图2中所示的水套125而穿过壳体4，其中，相同的附图标记表示在相应视图中的对应部件。
根据示例性实施例，电机2包括磁通量传感器130，该磁通量传感器在所示示例性实施例中安装到端壁8上并且定向为朝向转子组件70的永磁体90。更具体地，磁通量传感器130包括与转子组件70的永磁体90对准的非接触式感测表面135。根据示例性实施例的一个方面，磁通量传感器130采取霍尔效应传感器的形式，但是，应当理解，能够采用其他形式的磁通量感测装置，比如探测线圈。无论是何种形式，磁通量传感器130都检测从转子组件70发射的泄漏磁通量的量或水平。取决于传感器130相对于转子组件70的旋转位置，传感器130可以感测来自永磁体90或来自多个叠片84的磁通线。磁通量传感器130通过感测线路137向控制器114发送信号从而指示从转子组件70泄漏的磁通量的量。
控制器114评测信号并且基于磁通量的量确定永磁体90的温度。以该方式，控制器114随后控制电机2的参数。例如，控制器114基于磁体温度控制在电机2中的冷却剂输送以确保永磁体90不会损坏。除了控制冷却剂流以外，控制器114还能够调节电机的速度、输出功率、输出扭矩和/或减小流动至定子的电流的量以减小热损耗。而且，通过调节用于调控磁体温度的冷却剂流，控制器114能够减小用于冷却电机2的外部机动部件(比如泵/风扇等等)所需的负载或做功的量。调节冷却剂流以在电机2以马达模式或发电机模式操作时满足磁体所需的冷却需求将导致电机的更长操作寿命。除了增强操作寿命以外，减小那些原本被用于操作辅助冷却部件的负载导致操作效率的增大。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，可以形成各种变化，并且等同物可以替代其元件而不偏离本发明的范围。另外，对本发明的教导可以形成多种变型以适应特定的环境或材料而不偏离本发明的主要范围。由此旨在：本发明不被限制于所公开的作为被构思来执行本发明的最佳模式的具体实施例，相反，本发明包括落入权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种永磁体电机，包括：
壳体；
安装在所述壳体内的定子；
相对于所述定子可旋转地安装在所述壳体内的转子组件；
安装在所述转子组件内的多个永磁体；以及
布置在所述壳体内的磁通量传感器，所述磁通量传感器包括构造为且设置为检测从所述转子组件泄漏的磁通量的感测表面。
2.根据权利要求1所述的永磁体电机，其中，所述磁通量传感器是非接触式温度传感器。
3.根据权利要求2所述的永磁体电机，其中，所述非接触式温度传感器是霍尔效应传感器。
4.根据权利要求2所述的永磁体电机，其中，所述非接触式温度传感器是探测线圈。
5.根据权利要求1所述的永磁体电机，其中，所述磁通量传感器与所述多个永磁体对准。
6.根据权利要求1所述的永磁体电机，还包括：构造为且设置为将冷却剂流引导至所述电机的冷却剂系统。
7.根据权利要求6所述的永磁体电机，还包括：围绕所述壳体延伸的水套。
8.根据权利要求6所述的永磁体电机，其中，所述冷却剂系统将所述冷却剂流引导穿过所述水套。
9.根据权利要求6所述的永磁体电机，还包括：构造为且设置为基于由所述磁通量传感器感测的磁通量将所述冷却剂流输送穿过所述壳体的控制器。
10.根据权利要求9所述的永磁体电机，其中，所述控制器构造为且设置为基于由所述磁通量传感器感测的磁通量确定所述多个永磁体的温度。
11.根据权利要求1所述的永磁体电机，其中，所述转子组件包括多个叠片，所述磁通量传感器构造为且设置为检测从所述多个叠片泄漏的磁通量。
12.根据权利要求1所述的永磁体电机，其中，所述磁通量传感器构造为且设置为检测从所述多个永磁体泄漏的磁通量。
13.一种操作永磁体电机的方法，所述方法包括：
使转子组件相对于定子旋转；
感测从所述转子组件泄漏的磁通量；以及
基于从所述转子组件泄漏的磁通量控制所述电机的参数。
14.如权利要求13所述的方法，其中，控制所述电机的参数包括控制穿过所述电机的冷却剂流。
15.如权利要求13所述的方法，其中，控制所述电机的参数包括控制所述电机的输出功率。
16.如权利要求13所述的方法，其中，控制所述电机的参数包括控制所述电机的旋转速度。
17.如权利要求13所述的方法，其中，控制所述电机的参数包括控制所述电机的输出扭矩。
18.如权利要求13所述的方法，其中，感测从所述转子组件泄漏的磁通量包括感测从所述转子组件的多个叠片泄漏的磁通量。
19.如权利要求18所述的方法，其中，感测从所述转子组件泄漏的磁通量包括感测从所述转子组件的永磁体泄漏的磁通量。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：基于所述磁通量确定在所述转子组件中的一个或多个所述永磁体的温度。
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