CN105529874B - 一种高速永磁电机温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高速永磁电机温度检测装置，包括：由外至内依次设置的电机壳体、电机定子和电机转子；水冷结构，所述水冷结构设置于所述电机壳体与电机定子之间用于冷却所述电机定子；所述水冷结构包括:独立的水冷流道,所述水冷流道内注入冷却液体,通过冷却液体对所述电机定子进行冷却；温度传感器，所述温度传感器用于测量电机定子和/或电机转子的温度，所述温度传感器穿过所述水冷结构中位于所述水冷流道间隙中的通孔而露出。可以在实现尽可能精确探测定子和/或转子温度的同时，防止由于温度传感器开孔，水冷结构下冷却液体泄露问题。

Description

一种高速永磁电机温度检测装置

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，尤其涉及一种高速永磁电机温度检测装置。

背景技术

众所周知，永磁电机的高温退磁问题，是阻碍永磁电机发展和应用的一大难题，特大功率永磁电机的冷却方式为水冷与自然风冷。风冷方式是依靠装在电机上的风叶吹风把电机的热量带走。风冷方式虽然可以起到在低温时的冷却作用，但在电机短时间温升过高时，风冷起不到迅速冷却的作用，热量堆积在电机中，极易给永磁电机带来失磁等危害。

目前，永磁电机基本采用是水冷方式，即利用水冷水套，将定子线圈产生的热量通过热传导的方式，将热量传给定子铁心，定子铁芯再将线圈的铜损及自身产生的铁损热量传给水套，水套再通过液体带走热量，实现为永磁电机定子降温的目的。

在永磁电机工作时,通过温度传感器可以及时了解到永磁电机内部的温度。但在永磁电机内存在水冷水套时，使用测温装置对永磁电机定子进行温度检测时，由于温度传感器需要穿过水冷结构，容易使得水冷结构产生冷却液体泄露问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种高速永磁电机温度检测装置，以解决由于温度传感器穿过冷却结构所产生的冷却液体泄露的技术问题。

本发明实施例提供了一种高速永磁电机温度检测装置，包括：

由外至内依次设置的电机壳体、电机定子和电机转子，所述装置还包括：

水冷结构，所述水冷结构设置于所述电机壳体与电机定子之间用于冷却所述电机定子；

所述水冷结构包括:独立的水冷流道,所述水冷流道内注入冷却液体,通过冷却液体对所述电机定子进行冷却；

温度传感器，所述温度传感器用于测量电机定子和/或电机转子的温度，所述温度传感器穿过所述水冷结构中位于所述水冷流道间隙中的通孔而露出。

进一步的，所述水冷结构设有至少两个肋片，水冷流道形成于所述肋片之间，在所述肋片上水冷流道之间的空隙开有通孔，所述温度传感器的探头穿过所述通孔。

进一步的，所述温度传感器穿过所述电机壳体和所述电机定子上开设的通孔，所述温度传感器探头露出并接近所述电机转子外表面，以实现测量所述电机转子的表面温度。

进一步的，所述温度传感器穿过所述电机壳体上开设的通孔，所述温度传感器探头露出并接近所述电机定子铁芯，以实现测量所述电机定子的表面温度。

进一步的，所述装置还包括：堵头，所述堵头为中空结构，所述温度传感器嵌入所述堵头内部中空结构中，所述堵头放置于所述电机壳体和所述水冷结构上的通孔中，用于防止水冷结构中冷却液体泄漏。

进一步的，所述堵头包括：堵头上部和堵头下部，所述堵头为阶梯状，且所述堵头上部的外侧半径大于所述堵头下部的外侧半径，所述堵头形成在所述电机壳体的阶梯状沉孔中，所述装置还包括：密封圈，所述密封圈设置于所述堵头上部和堵头下部之间的交界处，且位于所述堵头与所述电机壳体之间的缝隙中。

进一步的，所述装置还包括：锁紧机构，所述锁紧机构设置于所述堵头的头部，用于锁紧所述温度传感器。

进一步的，所述锁紧机构包括：锁紧螺母，所述锁紧螺母具有与所述温度传感器上部上设有的外螺纹相配合的内螺纹。

进一步的，所述装置包括：两个温度传感器，一个温度传感器的探头接近于所述电机定子中第一铁芯块与第二铁芯块形成的端面设置，另一个温度传感器的探头接近于所述电机定子中第三铁芯块与第二铁芯块形成的端面设置。

本发明实施例提供的高速永磁电机温度检测装置，通过将温度传感器设置为穿过所述水冷结构中水冷流道之间的空隙，可以在实现尽可能精确探测定子和/或转子温度的同时，防止由于温度传感器开孔，水冷结构下冷却液体泄露问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一提供的高速永磁电机温度检测装置的半剖示意图；

图2是本发明实施例二提供的高速永磁电机温度检测装置的剖面示意图；

图3是本发明实施例三提供的高速永磁电机温度检测装置的剖面示意图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、电机转子；2、电机定子；3、水冷结构；4、电机壳体；

5、水冷流道；6、密封圈；7、堵头8、温度传感器；

9、锁紧机构；10、温度传感器探头；11、第一铁芯块；

12、第二铁芯块；13、第三铁芯块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的高速永磁电机温度检测装置的半剖示意图，如图1所示，所述高速永磁电机温度检测装置包括：由外至内依次设置的电机壳体4、电机定子2和电机转子1，所述装置还包括：水冷结构3，所述水冷结构3设置于所述电机壳体4与电机定子2之间，用于冷却所述电机定子2；所述水冷结构3包括:独立的水冷流道5,所述水冷流道5内注入冷却液体,通过冷却液体对所述电机定子2进行冷却；温度传感器8，所述温度传感器8用于测量电机定子2和/或电机转子1的温度，所述温度传感器8穿过所述水冷结构3中位于所述水冷流道5间隙中的通孔而露出。

在高速永磁电机通电后，定子绕组所产生的磁场与转子上所产生的磁场相互作用产生转矩，拖动转子同步旋转。在高速永磁电机运动时，定子绕组在通电时，会产生较大的热量，同时，由于高速电机转速每分钟可达数万转甚至十几万转，在这种高转速下，电机转子1由于持续的高速旋转，电机转子1也会产生大量的热量。因此，在本实施例中，所述高速永磁电机温度检测装置还包括：水冷结构3，所述水冷结构3设置于所述电机壳体4与电机定子2之间，可以与所述电机定子2进行热交换，吸收电机定子2中绕线定子所产生的热量，使高速永磁电机内部保持在一定的温度范围内，避免电子转子1由于温度过高产生退磁的问题，进而影响高速永磁电机的使用寿命。所述水冷结构3包括:独立的水冷流道5,所述水冷流道5内注入冷却液体,通过冷却液体对所述电机定子2进行冷却。示例性的，所述水冷结构3包括多个独立的水冷流道5，所述水冷流道5可以互相平行，在水冷流道5内注有冷却介质，冷却介质可以通过高速永磁电机外的冷却装置使冷却介质在水冷流道5和高速永磁电机外的冷凝器内循环流动。在冷却介质进入水冷流道水冷流道5后，吸收电机定子2中定子绕组所产生的热量。当冷却介质吸热后温度达到压力所对应的饱和温度时，就由液体状态而沸腾汽化，带走热量，达到冷却高速永磁电机的目的。冷却介质可以为易于汽化的单质或混合液。

此外，也可通过高速永磁电机设置的风机将自然空气和/或经过低温泠却器泠却的低温泠却空气按比例混合形成低温空气，将低温空气送入电机气隙降低电机转子1的工作温度。

虽然可以通过水冷和风冷方式对高速永磁电机的电机转子1和电机定子2进行冷却，但在高速永磁电机运转过程中，仍然需要对高速永磁电机的电机定子2和/或电机定子1的温度进行检测，以获取电机内部的温度，并根据电机内部的温度对高速永磁电机的工作状态进行调整，避免由于温度过高，电机转子1产生退磁现象。在本实施例中，所述高速永磁电机温度检测装置包括：温度传感器8，所述温度传感器8用于测量电机定子2和/或电机转子1的温度。在本实施例中，所述温度传感器8用于测量电机转子1的温度。其中，温度传感器8穿过所述电机壳体4和所述电机定子2上开设的通孔，所述温度传感器探头10露出并接近所述电机转子1外表面，以实现测量所述电机转子1的表面温度。温度传感器探头10尽可能与所述电机转子1外表面接近，但不影响电机转子1正常转动。可以实现相对精确探测电机转子1温度的目的。

在本实施例中，由于温度传感器探头10尽可能与所述电机转子2外表面接近，温度传感器8需要穿过电机壳体4和电机定子2，在电机壳体4和电机定子2上开有通孔，该通孔的尺寸大小略大于所述温度传感器8的外型尺寸，以方便所述温度传感器8穿过通孔。

温度传感器8同样需要穿过水冷结构3，为避免水冷结构3中水冷流道5中的冷却液体泄露，所述温度传感器8穿过所述水冷结构3中位于所述水冷流道5间隙中的通孔而露出。示示例性的，所述水冷结构3上设有至少两个肋片，每个水冷流道5形成于肋片之间。肋片可以增加吸热面积，更加有效的吸收热量。由图1可以看出，每个水冷流道5位于每两片相邻的肋片之间，温度传感器8所穿过的通孔开在肋片上水冷流道5之间的空隙中。

如果水冷流道5中的冷却液体产生泄漏，冷却液体会经过电机壳体4和电机定子2的通孔向上或者向下溢出，为避免冷却液体进入电机定子2和电机壳体4，所述高速永磁电机温度检测装置还包括：堵头7，所述堵头7为中空结构，所述温度传感器8嵌入所述堵头7内部中空结构中，所述堵头7放置于所述电机壳体4和所述水冷结构3上的通孔中，用于防止水冷结构3中冷却液体泄漏。由于温度传感器探头10需要穿过堵头7，所述堵头7为中空结构，可以使得温度传感器8嵌入所述堵头7内部中空结构中。在本实施例中，所述堵头7为中空内六角结构，实现与温度传感器8配合，使温度传感器8可以嵌入所述堵头7内部中空结构中。

示例性的，所述堵头7外侧设有外螺纹，并在冷却结构3的通孔内侧设有与所述堵头7外侧的外螺纹相配合的内螺纹，通过堵头7与冷却结构3的通孔内侧的螺纹配合，实现冷却结构7的密封，防止冷却液体泄漏流入电机壳体4或电机定子2中。

由于温度传感器8为上端粗下端细的结构，所述堵头7也可分为：堵头上部和堵头下部，所述堵头7为阶梯状，堵头上部的外侧半径大于所述堵头下部的外侧半径。堵头7形成在所述电机壳体4的阶梯状沉孔中。为了进一步增强堵头7与电机壳体4之间的密封性，在本实施例中，高速永磁电机温度检测装置还包括：密封圈6，所述密封圈6设置于所述堵头上部和堵头下部之间的交界处，且位于所述堵头与7所述电机壳体4之间的缝隙中。可有效防止冷却液体露出，进而流入电机壳体4。在本实施例中，密封圈6为O型密封圈，所述O型密封圈具有良好的气密性、耐腐蚀性和耐高温性，能够长时间防止冷却液体流出。

在本实施例中，所述高速永磁电机温度检测装置还包括：锁紧机构9，所述锁紧机构9设置于所述堵头7头部，用于锁紧所述温度传感器8。示例性的，所述锁紧结构9可以包括：垫圈和旋紧螺帽，通过旋紧螺帽可以进一步向下压紧所述温度传感器8，使所述温度传感器8紧贴堵头7，使得所述温度传感器探头10能够更加接近电机转子1发热部位，且在高速永磁电机工作时，温度传感器探头10的纵向位置不会由于振动产生变化，进而影响测量电机转子1温度的准确性。所述垫圈可以有效分散旋紧螺帽对堵头的压力，使得堵头表面不被旋紧螺帽擦伤，也可增强旋紧螺帽和堵头之7间的密封性。此外，所述锁紧机构还可使用锁紧螺母和防松垫片来实现相应的锁紧功能，所述锁紧螺母利用锁紧螺母与温度传感器之间的摩擦力进行锁紧，并借助防松垫片之间的张力进一步提升防松的效果。

本实施例提供的高速永磁电机温度检测装置，通过将温度传感器设置为穿过所述水冷结构中水冷流道之间的中空隙的通孔而露出，可以在实现尽可能精确探测高速转子温度的同时，防止由于温度传感器开孔，水冷结构下冷却液体泄露问题。

实施例二

本实施例以上述实施例为基础进行优化。图2是本发明实施例二提供的高速永磁电机温度检测装置的剖面示意图，由图2可以看出，所述高速永磁电机温度检测装置包括两个温度传感器8，所述两个温度传感器8用于测量电机转子2轴向不同区域的温度。两个温度传感器探头8接近所述电机转子2外表面。每个温度传感器探头10均穿过所述电机壳体4和所述电机定子2上开设的通孔以及水冷结构3中位于所述水冷流道5间隙中的通孔而露出。并嵌入所述堵头7内部中空结构中，所述堵头7放置于所述电机壳体4和所述水冷结构3上的通孔中，用于防止水冷结构3中冷却液体泄漏。并在堵头上部和堵头下部之间与所述电机壳体之间的缝隙设置有密封圈。并通过锁紧结构9锁紧每一个温度传感器。通过布置两个温度传感器8，可以探测电机转子2不同位置的温度。所述两个温度传感器8中一个温度传感器8的探头接近于所述电机定子中第一铁芯块11与第二铁芯块12形成的端面设置，另一个温度传感器的探头接近于所述电机定子中第三铁芯块13与第二铁芯块12形成的端面设置。由于高速永磁电机转轴发热最严重部分为转轴磁钢段，将两个温度传感器分别接近于所述电机定子2铁芯的上述端面设置，即所测量的温度为电机转子1转轴磁钢段。通过测量电机转子1转轴磁钢段的温度，可以对电机转子1本体温度场进行更好的分析，进而可以对现有的冷却方案的冷却效果进行评估，并可进一步优化高速永磁电机的冷却方案。

本实施例通过设置两个温度传感器测量电机转子轴向不同位置的温度，可以检测转轴轴向方向温度变化，并对电机转子本体温度场进行更好的分析，进而优化高速永磁电机的冷却方案，并对现有的冷却方案的冷却效果进行评估。

实施例三

本实施例以上述实施例为基础进行优化。图3是本发明实施例三提供的高速永磁电机温度检测装置的剖面示意图，由图3可以看出，温度传感器8穿过所述电机壳体4上开设的通孔，所述温度传感器探头10露出并接近所述电机定子2铁芯，以实现测量所述电机定子2的表面温度。。温度传感器探头10穿过电机壳体4和水冷结构3中位于所述水冷流道5间隙中的通孔而露出。并嵌入所述堵头7内部中空结构中，所述堵头7放置于所述电机壳体4和所述水冷结构3上的通孔中，用于防止水冷结构5中冷却液体泄漏。并在堵头上部和堵头下部之间与所述电机壳体4之间的缝隙设置有密封圈6。并通过锁紧结构9锁紧温度传感器8。

本实施例通过将温度传感器探头接近所述电机定子铁芯，能够精确测量所述电机定子的表面温度，并可防止由于温度传感器开孔，水冷结构下冷却液体泄露问题。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种高速永磁电机温度检测装置，包括：由外至内依次设置的电机壳体（4）、电机定子（2）和电机转子（1），其特征在于：

所述装置还包括：

水冷结构（3），所述水冷结构（3）设置于所述电机壳体（4）与电机定子（2）之间用于冷却所述电机定子（2）；

所述水冷结构（3）包括:独立的水冷流道（5）,所述水冷流道（5）内注入冷却液体,通过冷却液体对所述电机定子（2）进行冷却；

温度传感器（8），所述温度传感器（8）用于测量电机定子（2）和/或电机转子（1）的温度，所述温度传感器穿过所述水冷结构（3）中位于所述水冷流道（5）间隙中的通孔而露出；

所述水冷结构（3）设有至少两个肋片，所述肋片互相平行，每个水冷流道（5）形成于所述肋片之间，在所述肋片上水冷流道（5）之间的空隙开有通孔，所述温度传感器（8）的探头（10）穿过所述通孔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器（8）穿过所述电机壳体（4）和所述电机定子（2）上开设的通孔，所述温度传感器探头露出并接近所述电机转子（1）外表面，以实现测量所述电机转子（1）的表面温度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器穿过所述电机壳体（4）上开设的通孔，所述温度传感器探头露出并接近所述电机定子（2）铁芯，以实现测量所述电机定子（2）的表面温度。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：堵头（7），所述堵头（7）为中空结构，所述温度传感器（8）嵌入所述堵头（7）内部中空结构中，所述堵头（7）放置于所述电机壳体（4）和所述水冷结构（3）上的通孔中，用于防止水冷结构（3）中冷却液体泄漏。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述堵头（7）包括：堵头上部和堵头下部，所述堵头（7）为阶梯状，且所述堵头上部的外侧半径大于所述堵头下部的外侧半径，所述堵头（7）形成在所述电机壳体（4）的阶梯状沉孔中，所述装置还包括：密封圈（6），所述密封圈（6）设置于所述堵头上部和堵头下部之间的交界处，且位于所述堵头与所述电机壳体（4）之间的缝隙中。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：锁紧机构（9），所述锁紧机构（9）设置于所述堵头（7）的头部，用于锁紧所述温度传感器（8）。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述锁紧机构包括：锁紧螺母，所述锁紧螺母具有与所述温度传感器（8）上部上设有的外螺纹相配合的内螺纹。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括：两个温度传感器（8），一个温度传感器（8）的探头接近于所述电机定子（2）中第一铁芯块(11)与第二铁芯块(12)形成的端面设置，另一个温度传感器（8）的探头接近于所述电机定子（2）中第三铁芯块(13)与第二铁芯块(12)形成的端面设置。