CN102594032A - 具有集成的转子温度传感器的电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机，包括：壳体、安装在所述壳体内的定子、以及相对于所述定子可旋转地安装在所述壳体内的转子。所述转子包括具有多个叠片的转子叠片组件。温度传感器布置在所述壳体内。所述温度传感器包括构造为且设置为检测所述转子的温度的感测表面。

Description

具有集成的转子温度传感器的电机
技术领域
示例性实施例涉及电机领域，更具体地，涉及具有集成的转子温度传感器的电机。
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。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传感器的形式。传感器包括联接至例如读取和/或记录感测数据的控制器的分离的线束。
发明内容
公开了一种电机，包括壳体、安装在所述壳体内的定子、以及相对于所述定子可旋转地安装在所述壳体内的转子。所述转子包括具有多个叠片的转子叠片组件。温度传感器布置在所述壳体内。所述温度传感器包括构造为且设置为检测所述转子的温度的感测表面。
还公开了一种操作电机的方法。所述方法包括使转子相对于定子旋转，并且通过集成到所述电机中的温度传感器测量所述转子的温度。
附图说明
以下描述不应当视为以任何方式进行限制。参照附图，相似的元件标以相同的附图标记：
图1绘出了根据示例性实施例的包括集成的温度传感器的电机；
图2绘出了根据示例性实施例的另一方面的包括集成的温度传感器的电机；以及
图3绘出了根据示例性实施例的又一方面的包括集成的温度传感器的电机。
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温度传感器。温度传感器与转子相邻地设置。温度传感器提供与转子温度相关的反馈。转子温度的监控通过提供潜在故障模式的指示而增强机器的可靠性。即，电机的操作参数能够基于转子温度进行调节以避免诸如磁体去磁的潜在转子故障。而且，将温度传感器集成到电机内消除了对于另外的线束或另外的外部连接的任何需求，这些线束或外部连接增大费用、复杂性和潜在故障点的总数量。监控转子温度增强了电机的操作控制。在内置永磁体(IPM)机器中的转矩包括两部分，永磁体(PM)转矩和磁阻转矩。在IPM机器中的转矩与磁体温度相关。磁体温度的增大需要不同的控制点以达到最大转矩。
图1中以2整体地表示根据示例性实施例的电机。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相连接的第一和第二侧壁6和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和第二侧壁6和7的内表面16和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30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，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70。转子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，其中的一个以84表示。在所示的示例性实施例中，电机2采取内置永磁体(IPM)机器的形式，使得叠片84包括一系列的永磁体90并且被堆叠和对准以限定转子叠片组件79的外径表面87。当然，应当理解，电机2能够采取多种形式。
电机2通过电缆99电连接到马达控制面板97上，所述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，可以利用该控制器控制马达启动、马达速度和/或马达关闭以及各种其他操作参数。在所示的示例性实施例中，控制器114联接到冷却剂系统120上，该冷却剂系统输送诸如油、空气流等的冷却剂流穿过壳体4。应当理解，“穿过”是指，冷却剂系统120不但能够构造为将冷却剂流直接引导到壳体4中和/或引导到第一和第二轴承63和64上，而且还能够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，或者比如穿过如图3中所示的水套125间接地穿过壳体4，其中，相同的附图标记表示在相应的视图中的对应的部件。
根据示例性实施例，电机2包括温度传感器130，该温度传感器在所示的示例性实施例中安装到端壁8上并且朝向转子70的磁体90定向。更具体地，温度传感器130包括朝向转子70的磁体90定向的非接触式感测表面135。根据示例性实施例的一个方面，温度传感器130采取红外温度传感器的形式，但是，应当理解，温度传感器130能够采取非接触式传感器的其他形式。另外，还应当理解，非接触式感测表面135还能够朝向叠片组件79定向以检测叠片84的温度。温度传感器130通过感测线路137联接到控制器114上。以该方式，控制器114能够基于内部机器温度控制电机2中的冷却剂的输送。通过将温度传感器130集成到电机2内并且通过电缆99延伸感测线路137，减小了电缆的费用和复杂性。
还根据所示的示例性实施例，温度传感器130包括防护部140，该防护部具有完全绕非接触式感测表面135延伸的偏转器构件145。偏转器构件145将诸如冷却剂的任何物质引导远离非接触式感测表面135以确保温度传感器130获得代表转子温度的读数。即，防护部确保温度传感器130感测与转子70相关联的温度而非其他表面的温度。
现在，在描述根据另一示例性实施例的温度传感器160时，参照图2，其中相同的附图标记表示在相应的视图中的对应的部件。温度传感器160集成到毂部分74内并且包括与叠片组件79直接接触的感测表面165。即，温度传感器160感测叠片组件79的未暴露表面的温度。更具体地，温度传感器160检测叠片组件79的温度及该叠片组件与毂74的界面区域(未单独标记)的温度。温度传感器160采取热敏电阻器的形式，但是，也可以利用其他感测元件，比如电阻温度装置(RTD)。另外，术语“直接接触”应当理解为包括通过居中材料进行接触。温度传感器160通过经由电缆99的感测线路170联接到控制器114上。以该方式，控制器114能够基于内部机器温度控制电机2中的冷却剂的输送。通过将温度传感器160集成到电机2内并且通过电缆99延伸感测线路170，减小了电缆的费用和复杂性。
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)

1.一种电机，包括：
壳体；
安装在所述壳体内的定子；
具有多个叠片的转子，所述转子相对于所述定子可旋转地安装在所述壳体内；以及
布置在所述壳体内的温度传感器，所述温度传感器包括构造为且设置为检测所述转子的温度的感测表面。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述温度传感器是非接触式温度传感器。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述非接触式温度传感器是红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述温度传感器与所述转子直接接触。
5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述温度传感器是热敏电阻器和电阻温度装置(RTD)中的一种。
6.根据权利要求1所述的电机，还包括：防护部，所述防护部包括设置在所述温度传感器处的偏转器构件。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述防护部完全绕所述传感器延伸。
8.根据权利要求6所述的电机，其中，所述偏转器构件布置在所述传感器的所述感测表面处。
9.根据权利要求1所述的电机，还包括：构造为且设置为引导冷却剂流穿过所述壳体的冷却剂系统。
10.根据权利要求9所述的电机，还包括：控制器，所述控制器构造为且设置为基于由所述温度传感器感测的温度来输送冷却剂流穿过所述壳体。
11.根据权利要求1所述的电机，其中，所述温度传感器构造为且设置为检测所述叠片组件的温度。
12.根据权利要求1所述的电机，其中，所述温度传感器构造为且设置为检测集成到所述多个叠片内的磁体的温度。
13.一种操作电机的方法，所述方法包括：
使转子相对于定子旋转；以及
通过集成到所述电机内的温度传感器测量所述转子的温度。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：防护所述温度传感器的感测表面。
15.如权利要求14所述的方法，其中，防护所述温度传感器的所述感测表面包括使冷却剂偏转远离所述温度传感器。
16.如权利要求13所述的方法，其中，测量所述转子的温度包括感测多个叠片的未暴露表面的温度。
17.如权利要求16所述的方法，其中，感测所述未暴露表面的温度包括感测所述多个叠片与转子毂之间的界面的温度。
18.如权利要求13所述的方法，还包括：基于所测量的温度控制输送冷却剂穿过所述电机。
19.如权利要求13所述的方法，其中，测量所述转子的温度包括检测所述转子的多个叠片的温度。
20.如权利要求19所述的方法，其中，测量所述转子的温度包括检测集成到所述多个叠片内的磁体的温度。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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