CN102820739A - 用于ec 电机的定子及具有这种定子的ec 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于无刷电子整流电机的定子（1），其具有绕有定子绕组（4）的定子芯（2）以及用来控制所述定子绕组（4）的控制电路（6）。所述定子芯（2）连同所述定子绕组（4）一起被包围在模制而成的包封壳（10）中，该包封壳由具有限定热导率（λSt）的塑料材料制成。此外，在包封壳（10）外部安装有温度传感器（12），并且所述控制电路（6）被设计为能够在参考存储于存储器中的特定的定子温度曲线的情况下，利用所述温度传感器（12）测得的温度计算出所述定子绕组（4）区域中的温度。此外，本发明还涉及一种具有转子以及如前所述的定子（1）的无刷电子整流电机。

Description

用于EC 电机的定子及具有这种定子的EC 电机
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于无刷（kollektorlos）型电子整流（kommutiert）电机的定子，该种定子具有铁磁性的并且绕有定子绕组的定子芯以及用来控制定子绕组的控制电路（Steuerelektronik）。 
另外，本发明还涉及一种具有转子以及上述类型的定子的无刷型电机。 
背景技术
这种类型的电子直流电机，通常也被称作EC电机（EC=electronically commutated，电子整流）或BLDC电机（BLDC=brushless direct current，无刷直流），在实际应用中，这样的直流电机须配备用来防止过热的保护装置。对于这一点，目前公知的做法是将所谓的温度继电器，即温控开关件,或者诸如PTC元件等温度传感器直接安装在定子的定子绕组区域中，其也常被安装在容纳绕组的定子槽中。由此导致的结果是生产和安装成本高昂，因为通常需要多个，亦即至少三个温度继电器或温度传感器，这些器件必须独立安装并导电地连接在一起，如果需用，还要用塑料对定子芯连同绕组进行包封，尤其是喷塑，那么器件的安装及连接还须在包封或喷塑之前实施。 
发明内容
本发明的基本目的在于，实现一种此类型的定子，该定子具有简化的结构，因而能够以更简单、更经济的方式进行生产。 
根据本发明，上述目的是通过独立权利要求1的特征得以实现的。本发明另外的有利的设计特征包含在各从属权利要求中。无刷型电机为权利要求9的主题。 
相应地，在本发明中是这样设计的，即，定子芯与定子绕组一起被整个地包围在模制而成的包封壳中，该包封壳由具有特定的、已知热导率的塑料材料制成，其中，在包封壳外部安装至少一个温度传感器，并且在这种情况下，控制电路被这样的设计，即其能够在参考存储于存储器中的特定的定子 温度曲线的情况下，根据温度传感器测得的温度计算出定子绕组区域中的温度。这种根据本发明的设计方案显著简化了制造工艺，因为其可以完全地取消在包封壳模制之前，特别是包封壳喷射成型之前的成本高昂的温度传感器的安装工序。取而代之，温度传感器可以有利地安置在印刷电路板上，尤其是通过SMD技术（SMD=surface-mounted device，表面装配设备）将温度传感器安置到印刷电路板上，并且在此后只需将该印刷电路板与定子连接起来，使得温度传感器与包封壳建立导热接触即可。原则上，所述导热接触可以是直接接触，不过最好是利用导热介质的间接接触，其中，所述导热介质同样具有限定的、已知的热导率。在控制电路中，首先在存储器中储存该定子特定的温度曲线，这种温度曲线在最初例如通过实验方法（empirisch）得出，并且考虑定子绕组与温度传感器之间的所有导热能力以及由此得出的传热阻抗，从而使所述控制电路能够依据由温度传感器测得的温度得出实际的绕组温度。若这一算得的温度值达到或超过大小约为130℃的绕组温度临界值，该控制电路将切断绕组电流。 
因为这种温度探测相当迟缓，所以为控制电路附加配置一电子故障监视器是有利的。 
附图说明
以下将根据附图，以示例的方式进一步对本发明进行说明。在附图中： 
图1是根据本发明的定子的完全示意性的侧视图； 
图2是图1中区域II的放大剖视图； 
图3是沿图2中的箭头方向III的略去了印刷电路板的俯视图，以及 
图4是用来说明根据本发明的温度探测过程的示意图。 
具体实施方式
在附图中不同的图形上，同样的部件都配以同样的附图标记。 
对于接下来的说明需要明确指出是，所有提到的单个特征可以彼此任意组合起来应用，也就是说，这些单个特征并不依赖于各独立权利要求中的特征，也不依赖于各从属权利要求中的引用。另外，那些只能在附图中看出的特征，即便没有特别说明，对本发明同样具有重要意义，也就是说，它们同样可与至少一个其它特征任意组合在一起。 
图1为高度简化与示意性地示出的根据本发明的定子1。如图所示，定子1包括用虚线画出的铁磁性定子芯2，该定子芯绕有定子绕组4。为对定子绕组4进行电气控制，尤其是为了整流，定子1还具有控制电路6，其在附图中并未被单独示出，而是只示出了印刷电路板8，控制电路6或其组件至少部分地设置在所述印刷电路板上。定子芯2与定子绕组4一起被整个地包围在包封壳10中，该包封壳由塑料材料模制而成。所述包封壳10在图1中被人为地以可透视的方式示出，以便可以示出定子芯2以及定子绕组4。包封壳10优选在压铸模具（Spritzformwerkzeug）中形成。 
除此之外，定子1具有常规的结构，以便能够以可旋转的方式支承转子（未示出），所述转子优选构造成包围所述定子1的外转子。 
根据本发明，在包封壳10外部安置有至少一个温度传感器12。因此按照本发明，控制电路6是以这种方式设计的，即其能够在参考存储于存储器中的特定的定子温度曲线的情况下，按照温度传感器12测得的温度计算出定子绕组4区域中的温度。 
在优选的设计方案中，温度传感器12，尤其是作为SMD组件的温度传感器安置在印刷电路板8上，其中印刷电路板8与定子1是这样相连的，即使得温度传感器12能够与包封壳10建立导热接触。原则上，上述导热接触可以是直接的导热接触。但在示出的优选实施例中是这样设计的，即，温度传感器12间接通过导热介质14与包封壳10建立导热接触。 
对于已储存的特定的定子温度曲线而言，重要的是，包封壳10的材料具有限定且已知的特定热导率λSt。导热介质14同样具有一限定的已知的特定热导率λM。由这些热导率可分别得到在定子绕组4与温度传感器12之间的有效的热阻。 
对此，请参考图4中的示意图中的这一位置。在定子绕组4以及在这些绕组上存在的实际绕组温度与温度传感器12之间起作用的不但有包封壳10的由热导率λSt导致的热阻RTh1，而且还有由导热介质14的热导率λM所导致的热阻RTh2。因此温度传感器12测得的温度小于实际的绕组温度。控制电路6依据温度传感器12测得的温度并在考虑到存储的温度曲线的情况下，能够计算出实际的绕组温度。 
如图1至3进一步示出的那样，温度传感器12优选安置在包封壳10的模制而成的口袋状的容纳部16中，从而使其免受环境温度的影响。如图2 和3所示，容纳部16被环形的，优选的在俯视图中呈矩形的连接壁18包围，其仅在朝印刷电路板8的方向上敞开，以便插入温度传感器12。如图2所示，在安装完毕的位置上，印刷电路板8直接贴靠在连接壁18上，从而使温度传感器12被完全包围起来。 
包封壳10的材料的特有热导率λSt至少为0.4W/m·K。该热导率越大，确定出的温度越精确。 
导热介质14至少是一种具有大小为0.026W/m·K的特定热导率λM的气体。当然它也可以由具有更高热导率λM的物质代替。 
重要的是热导率是已知的，以便能够参考导出的温度曲线并将其存储在控制电路6中。 
控制电路6具有用来在达到或超过一个温度极限值时切断定子绕组4的断路装置。由于根据本发明的温度探测过程具有一定的迟缓性，控制电路6有利地包含附加的电子故障监视器。在此，这个附加的电子故障监视器可以是根据EN 60335-1或者UL 60730所述的所谓的“保护装置”，其具有至少一个微处理器。 
本发明并不限制于前面已经说明和描写过的实施例，其也包括所有在发明意义上起同样功能的结构。需要强调的是，本发明的实施例并不限于将全部特征组合在一起，确切地说，每一单个子特征在与其他所有子特征分开时仍然具有发明上的意义。另外，本发明迄今为止也不限于在各独立权利要求中限定的特征组合，其也可以被定义为已被全部公开的单个特征的一定特征的任意一种其他的组合方式。这意味着，原则上并在实践中，各独立权利要求中的每一个单个特征都可以删去或者至少一个由在本申请文件的其他地方所公开的单个特征来取代。就此而言，各权利要求仅应被理解为对于一个发明的一种最初表述尝试。 

Claims (9)

1.一种用于无刷电子整流电机的定子（1），其具有绕有定子绕组（4）的定子芯（2）以及用来控制所述定子绕组（4）的控制电路（6），
其特征在于，所述定子芯（2）与所述定子绕组（4）一起被包围在模制而成的包封壳（10）中，所述包封壳由具有限定热导率（λSt）的塑料材料制成，其中，在所述包封壳（10）外部安装有温度传感器（12），并且所述控制电路（6）被这样的设计，即其能够在参考存储于存储器中的特定的定子温度曲线的情况下，根据所述温度传感器（12）测得的温度计算出所述定子绕组（4）区域中的温度。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述温度传感器（12），尤其是作为SMD组件的所述温度传感器（12）被安置在印刷电路板（8）上，其中，所述印刷电路板（8）与所述定子（1）是这样相连接的，即，使得所述温度传感器（12）直接或间接地通过具有限定热导率（λM）的导热介质（14）与所述包封壳（10）建立导热接触。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，所述温度传感器（12）被安置在所述包封壳（10）的模制的、口袋状的容纳部（16）中，从而使其不受环境温度的影响。
4.根据权利要求1至3之一所述的定子，其特征在于，所述包封壳（10）的材料的热导率（λSt）至少为0.4W/m·K。
5.根据权利要求2至4之一所述的定子，其特征在于，所述导热介质（14）至少是一种具有0.026W/m·K的热导率（λM）的气体或一种具有更高热导率（λM）的物质。
6.根据权利要求2至5之一所述的定子，其特征在于，所述控制电路（6）至少有一部分是与所述温度传感器（12）一起安置在同一印刷电路板（8）上的。
7.根据权利要求1至6之一所述的定子，其特征在于，所述控制电路（6）具有断路装置，用来在达到或超过温度极限值时切断定子绕组（14）。
8.根据权利要求1至7之一所述的定子，其特征在于，所述控制电路（6）包含附加的电子故障监视器。
9.一种具有转子以及如前述权利要求之一所述的定子（1）的无刷电子整流电机。
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