CN102594033A - 具有集成的轴承温度传感器的电机 - Google Patents

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CN102594033A CN2012100099944A CN201210009994A CN102594033A CN 102594033 A CN102594033 A CN 102594033A CN 2012100099944 A CN2012100099944 A CN 2012100099944A CN 201210009994 A CN201210009994 A CN 201210009994A CN 102594033 A CN102594033 A CN 102594033A
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Abstract

一种电机，包括：壳体和安装在所述壳体内的轴。所述轴包括第一端部部分和第二端部部分。至少一个轴承安装在所述轴的所述第一端部部分和所述轴的所述第二端部部分中的一个处。定子安装在所述壳体内而转子相对于所述轴安装并且相对于所述定子可旋转地安装。温度传感器在所述至少一个轴承处集成到所述壳体内。所述温度传感器包括检测所述至少一个轴承的温度的感测元件。

Description

具有集成的轴承温度传感器的电机
技术领域
示例性实施例涉及电机领域，更具体地，涉及具有集成的轴承温度传感器的电机。
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，很多常见的电机包括传感器，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外壳体上的温度或振动传感器的形式。传感器包括联接到例如读取和/或记录感测数据的控制器上的分离的线束。
发明内容
公开了一种电机，包括壳体和布置在所述壳体内的轴。所述轴包括第一端部部分和第二端部部分。至少一个轴承安装到所述轴的所述第一端部部分和所述轴的所述第二端部部分中的一个上。定子安装在所述壳体内而转子相对于所述轴安装并且相对于所述定子可旋转地安装。温度传感器在所述至少一个轴承处集成到所述壳体内。所述温度传感器包括检测所述至少一个轴承的温度的感测元件。
还公开了一种操作与马达控制面板电连接的电机的方法。所述电机包括壳体、安装在所述壳体内的定子、以及包括与所述定子相邻地安装的转子的轴。所述方法包括使可操作地连接到至少一个轴承上的所述转子相对于所述定子旋转，通过集成到所述壳体内的温度传感器感测所述至少一个轴承的温度，通过在所述定子与所述马达控制面板之间电联接的线束将电力传送给所述电机，以及通过由所述线束承载的并且在所述温度传感器与所述马达控制面板之间电连接的信号线路传送表示所述至少一个轴承的温度的信号。
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是根据示例性实施例的包括集成的轴承传感器的电机的局部截面图；以及
图2是根据另一示例性实施例的包括集成的轴承传感器的电机的局部截面图。
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。温度传感器与轴承相邻地设置，该轴承使转子能够相对于定子旋转。温度传感器提供与轴承温度相关的反馈。监控轴承温度通过提供潜在故障模式的指示而增强机器的可靠性。即，能够基于轴承温度调节诸如冷却剂流的电机操作参数以避免潜在的轴承故障。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意需求，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。
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，该壳体具有第一和第二侧壁6和7，所述第一和第二侧壁通过第一端部壁8和第二端部壁或盖10相连接以共同限定出内部部分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，所述本体具有延伸到第二端部部分30的第一端部部分29，所述本体支承多个线圈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相对于第二端部壁10可旋转地支承，第二端部57通过第二轴承64相对于第一端部壁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。叠片84被堆叠并对准以限定转子叠片组件79的外径表面87。
电机2通过线束99电连接到马达控制面板97。线束99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可以构造为使诸如空气或油之类的冷却剂流直接传输到转子70、第一和第二轴承63和64和/或定子24的第一和第二端部线匝部分40和41上，或者间接地穿过壳体4，比如使冷却剂流动穿过如图2中所示的水套125，其中，相同的附图标记表示在相应的视图中的对应的部件。
还根据所示的示例性实施例，电机2包括在第一轴承63处安装在壳体4内的第一温度传感器130和在第二轴承64处安装在壳体4内的第二温度传感器134。第一和第二温度传感器130和134集成到壳体4内并且构造为分别检测第一和第二轴承63和64的温度。第一温度传感器130包括与第一轴承63直接接触的第一感测元件140。术语“直接接触”应当理解为包括存在有可以增强第一感测元件140与第一轴承63之间的接触的各种元件。根据示例性实施例的一个方面，第一感测元件140采取热敏电阻器的形式。但是，应当理解，也可以利用其他直接接触式感测元件，比如电阻温度装置(RTD)或热电偶。
相反，第二温度传感器134间接地检测第二轴承64的温度。更具体地，第二温度传感器134包括远离第二轴承64设置的第二感测元件144。根据示例性实施例的一个方面，第二感测元件144采取红外传感器的形式，但是，应当理解，也能够利用其他非接触式感测元件。第一温度传感器130和第二温度传感器134通过感测线路电联接到控制器114，感测线路中的一条以150表示，其与电导体104并排地通过线束99。根据示例性实施例的一个方面，控制器114从第一温度传感器130和第二温度传感器134接收表示第一轴承63和第二轴承64的温度的信号输入。如果信号指示在第一轴承63和/或第二轴承64处的低的温度，则可以减小冷却剂流。相反，如果信号指示在第一轴承63和/或第二轴承64处的高的温度，则可以增大冷却剂流。基于信号，控制器114可以调节来自冷却剂系统120的冷却剂流，以确保第一轴承63和第二轴承64不会过热。当然，第一轴承63和第二轴承64的温度可以仅被监控以提供是否需要必要的替换和/或修理的指示。
此处，应当理解，示例性实施例描述了具有集成的温度传感器的电机，该温度传感器向控制器提供实时的温度信息。基于该温度信息，控制器可以采取矫正行为或仅仅收集数据以辅助对维修需求的预测。而且，将温度传感器集成到电机内消除了对于另外的电缆、线束或其他外部连接的需求，这些另外的电缆、线束或其他外部连接增大费用、复杂性和潜在故障点的总数量。尽管结合具有旋转轴(转子附装到该旋转轴上)的电机进行展示，但是本领域的技术人员理解，示例性实施例也能够应用到包括可旋转地安装到固定轴上的转子的电机。另外，尽管示出为具有一个非接触式温度传感器和一个接触式温度传感器，但是本领域的技术人员理解，第一和第二温度传感器能够都是非接触式传感器或者都是与轴承直接接触的传感器。
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；
布置在所述壳体内的轴，所述轴包括第一端部和第二端部；
安装在所述轴的所述第一端部和所述轴的所述第二端部中的一个的至少一个轴承；
安装在所述壳体内的定子；
相对于所述轴安装的且相对于所述定子可旋转的转子；以及
在所述至少一个轴承处集成到所述壳体内的温度传感器，所述温度传感器包括检测所述至少一个轴承的温度的感测元件。
2.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穿过所述壳体的冷却剂系统。
3.根据权利要求1所述的电机，还包括：安装在马达控制面板中并且可操作地连接到所述冷却剂系统和所述温度传感器上的控制器，所述控制器构造为且设置为基于由所述感测元件检测的温度控制穿过所述壳体的冷却剂流。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述至少一个轴承包括布置在所述轴的所述第一端部处的第一轴承和布置在所述轴的所述第二端部处的第二轴承，所述温度传感器在所述第一轴承处集成到所述壳体内。
5.根据权利要求4所述的电机，还包括：在所述第二轴承处集成到所述壳体内的另一温度传感器。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述感测元件直接接触所述至少一个轴承。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述温度传感器是热敏电阻器、电阻温度装置(RTD)和热电偶中的一种。
8.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传感器。
9.根据权利要求8所述的电机，其中，所述非接触式传感器是红外(IR)传感器。
10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述转子固定地安装到所述轴上。
11.一种操作电连接到马达控制面板上的电机的方法，所述电机具有壳体、安装在所述壳体内的定子、以及包括与所述定子相邻地安装的转子的轴，所述方法包括：
使可操作地连接到至少一个轴承上的所述转子相对于所述定子旋转；
通过集成到所述壳体内的温度传感器感测所述至少一个轴承的温度；
通过在所述定子与所述马达控制面板之间电联接的线束将电力传送给所述电机；以及
通过由所述线束承载并且在所述温度传感器与所述马达控制面板之间电连接的信号线路传送表示所述至少一个轴承的温度的信号。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：基于所述至少一个轴承的温度调节冷却剂流。
13.如权利要求11所述的方法，其中，通过集成到所述壳体内的温度传感器感测至少一个轴承的温度包括通过一体安装在所述壳体内的第一温度传感器感测第一轴承的温度和通过一体安装在所述壳体内的第二传感器感测第二轴承的温度。
14.如权利要求11所述的方法，其中，通过集成到所述壳体内的温度传感器感测至少一个轴承的温度包括直接感测所述至少一个轴承的温度。
15.如权利要求14所述的方法，其中，直接感测所述至少一个轴承的温度包括通过热敏电阻器和电阻温度装置(RTD)中的一种感测所述至少一个轴承的温度。
16.如权利要求11所述的方法，其中，通过集成到所述壳体内的温度传感器感测所述至少一个轴承的温度包括间接地感测第一和第二轴承中的至少一个的温度。
17.如权利要求16所述的方法，其中，间接感测所述至少一个轴承的温度包括通过红外温度传感器感测所述至少一个轴承的温度。
18.如权利要求11所述的方法，其中，使可操作地连接到至少一个轴承上的所述转子相对于所述定子旋转包括使固定地安装到所述轴上的所述转子旋转。
19.如权利要求11所述的方法，还包括：使冷却剂流传输穿过所述壳体。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：基于所述至少一个轴承的温度控制所述冷却剂流。
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