CN106289553A - 温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温度监测装置(1)，温度监测装置用于监测电动机(3)的绕组(2、2’)并包括至少一个在所述电动机(3)的所述绕组(2)的外部并与所述绕组相间隔设置的温度传感器(10)或热敏开关(10’)、至少一个导热组件(20)，所述导热组件从为了热耦合和热传导而与所述绕组(2、2’)相接触或相邻的第一组件部分(21)延伸至为了热耦合和热传导而与所述温度传感器(10)相接或相邻的第二组件部分(22)。该温度监测装置能够以低成本实现，缩小整体安装空间，改善电动机的负载利用率，并且准确地感测不能容许的电动机绕组温度，以便能够在热过载发生时或发生前及时关闭电动机。

Description

温度监测装置

技术领域

本发明涉及一种用于监测电动机绕组的温度监测装置，以及一种设置有这种温度监测装置的电动机。

背景技术

在电动驱动器和电动机中几乎无法避免电动机中的热损耗。因此电动机具有温度上限，一旦超过该温度上限，例如由于绕组的绝缘故障，电动机就可能受损或停止运转。

电动机内部可能由于驱动装置或电动机本身的运转故障而出现不能容许的高温。这类情况会出现在预设的机器高负荷的条件下，例如当不平稳运转或机械结构出现阻塞时。电动机上的脏的通风栅也可能引起所不期望的温度升高。若电动机绕组超过容许温度，电动机就会受损，并可能导致整个机器停止运转。因此，为了防止电动机过热就有必要掌握绕组的温度。

此外，在设计电动机时，不得不需要达成结构尺寸和负载转矩之间的平衡。特别是当电动机在实践中长时间地低于其额定转矩运转，而只是短暂地超过负载峰值时，电动机的设计不基于负载峰值，而是基于预期的平均值加上安全余量便具有经济意义。

从专利申请文件WO 93/23904 A1中已知一种着眼于热过载的监测电动机的方法，该方法涉及缩小技术支出和电动机的必要的过载保护装置的结构体积。为此，根据所测量的电动机参数计算电动机的接通时间内的功率损耗或与此成正比的尺寸大小并接着求积分。将该积分值与规定的阀值相比较，若积分值超过阀值，就会关闭电动机。根据这一已知的方法只能大概掌握实际的绕组温度，此外也忽视了同样影响电动机的温度特性的环境影响因素。

在另一已知的方法中，同样也没有使用温度感应器，而是对流入电动机的电流进行监测。若电动机电流在一段较长的时间内超过容许的持续电流，则通过电动机保护开关关闭电动机，或者对于能够调节转速的三相交流电动机则通过变频器关闭电动机。

另一已知的保护电动机免于过热的方法设置了借助于温度传感器的温度测量装置，该温度传感器优选安装在电动机绕组内。在已知的具有压合定子的电动机的实施方案中，例如在压合工序之前就将热敏开关安装在绕组内，并将端口导线与电路板相连。以这种方式掌握的电动机绕组附近范围的温度一旦达到预设的、所容许的最高极限值，也会引起电动机的关闭。这种方法由专利申请文件DE 199 39 997 A1已知，在此方法中，电动机的过载保护应特别关于时间特性得到改善。此外还设置有信号处理器，依据温度传感器的输出信号和过去的至少一个输出信号得出修正的温度信号。

这些由现有技术已知的设备和方法具有一系列会在实践中产生问题的缺点。使用温度传感器时，需要足够的绝缘层以实现该温度传感器和绕组之间的电绝缘。该绝缘层同时也是热绝缘体，因此，特别是在高电流的过载情况下，在绕组本身的电活性部分和温度传感器之间就会出现温度差。其后果是电动机在已经出现电动机绕组过热的情况下延迟关闭。出于人身安全考虑而对电绝缘要求的提高则更加强了这一效应。此外，通过安装在绕组内的温度传感器只能掌握绕组的单一位置的温度。

特别是在小电源频率的变频器的运转中，绕组的各部分可能出现非常不同的发热情况。在这种情况下可能无法确实感测到绕组的最热的、已经出现过热的位置。另外，特别是在频率控制电动机中，温度传感器和电动机绕组之间的电容耦合会受到干扰，因为链路电流通过温度传感器线路输送。

另外，在热感应器或传感器在绕组内的内建过程中会产生高安装开支，并且由于有关的绕组和电路板之间的巨大的温度差，在故障情况下早期关闭电动机就有其必要性，而这又导致了由于过小的负载系数造成的电动机的负载问题。

发明内容

因此本发明的目的在于克服上述缺点，并提供一种用于监测电动机温度的装置和方法，该装置能够以低成本实现，缩小整体安装空间，改善电动机的负载利用率，并且准确地感测不能容许的电动机绕组温度，以便能够在热过载发生时或发生前及时关闭电动机。

这种任务通过根据技术方案1的温度监测装置，以及通过根据技术方案9的具有这种温度监测装置的发动机得以实现。

本发明的基本理念是，将热能变化以及由此获得的温度作为相关测量参数，通过用于热传导的耦合的热传导介质直接或相邻地从电动机绕组表面传送到传感器。优选可将传感器安装在电动机的内建的平板，例如电路板上。

因此，根据本发明，用于监测电动机绕组的温度监测装置设置有至少一个在电动机绕组外部并与绕组相间隔设置的温度传感器、热敏开关或适合的温度感应器，以及至少一个导热组件，该组件从为了热耦合和热传导而与绕组相接触或相邻的第一组件部分延伸至为了热耦合和热传导而与温度传感器相接或相邻的第二组件部分。

在本发明的一个优选的实施方案中设置为，导热组件设计为温度传导板(以下简称传导板)，优选为一种特别适应电动机绕组的几何形状的传导板。

更优选传导板设计为金属的冲压弯折件。更优选的是，导热组件的热导率λ>200W/(m k)，从而实现快速的温度感测。

在本发明的一个优选的设计方案中还设置有支撑装置，导热组件的(为了与绕组热耦合的)第一组件部分插入该支撑装置中。

有利的是，导热组件的第一组件部分设计为导热组件的一个基本成V形弯折的部分，且支撑装置相应地设置有一个V形的接纳部。基于这样的塑形在两个相邻的电动机绕组之间“架起热桥”，即，由一个共有的传导板同时监测这两个电动机绕组。

因此更优选的是，导热组件的V形部分在两个相邻的电动机绕组之间的间隙中延伸，并且能够由一个共有的传感器监测两个绕组的温度。

有利的是，在温度传感器和导热组件的第二组件部分之间设置导热膜，该导热膜优选紧贴覆盖温度传感器。更有利的是，导热部件具有底部，为了从绕组经由导热膜直至温度传感器的热传导，优选设计该底部直接位于导热膜之上。

本发明的另一方面涉及具有需监测温度的绕组的电动机，该电动机配备有一个或多个如前所述的温度监测装置。

优选的是，在电动机中设置有传感器接纳部的一个实施方案中，直接或相对地在该传感器接纳部上安装导热组件，且该导热组件以其第一组件部分设置在绕组之间，并以其第二组件部分设置在相应的温度传感器上方。

该温度监测装置及电动机能够以低成本实现，缩小整体安装空间，改善电动机的负载利用率，并且准确地感测不能容许的电动机绕组温度，以便能够在热过载发生时或发生前及时关闭电动机。

附图说明

本发明的其它有利改进方案在从属技术方案中得到说明，如下结合本发明的优选实施方式的说明借助附图得到详细阐述，其中：

图1示出了一种配置有根据本发明的温度监测装置的电动机的俯视图；

图2示出了沿着根据图1的切线E-E的截面视图；

图3示出了图2中一部分的细节。

具体实施方式

下面联系图1至图3，借助示例性实施方案对本发明进行说明，其中相同的结构特征或作用特征用相同的标记表示。

图1和图2示出了电动机3，该电动机包括用于监测电动机3的绕组2、2’的温度监测装置1。

图3示出了温度监测装置1的细节，该温度监测装置包括与电动机3的绕组2、2’相间隔设置的温度传感器10和导热组件20，其中该导热组件20从其为了热耦合和热传导而与绕组2、2’相接触或相邻的第一组件部分21延伸至为了热耦合和热传导而与温度传感器10相接或相邻的第二组件部分22。

图1示出了电动机3的从下方的视图，其中选择了这样一种表现形式，即，电动机3的外壳3a部分开放地示出，从而使导热组件20可见。该导热组件20设计为传导板。该传导板具有基本上成Y形的位于下方的双支脚部分，其中左支脚22a和右支脚22b在共有的连接板22c处相连。各支脚22a约成90°角垂直于水平延伸的传导板，且一端连至组件部分21，该组件部分设计为导热组件，即传导板20的一个基本成V形弯折的部分。从图3中可以清楚看出，传导板20的垂直部分20h的垂直方向相对于传导板20的平板部分22c的水平方向。

从图3中还可以看出，传导板20的第一(上方的)组件部分21是以这种方式延伸的，即，首先设计为弯折约180°角，并以分部21a平行于垂直部分20h延伸，接着以分部21b与垂直部分20h相对延伸。

从图2和图3中还可以看出，设置有支撑装置30，该支撑装置设计为“插入支架”并同样具有漏斗形的接纳部，用于插入第一组件部分21，即成V形弯折的组件部分。

从图1中可以看出，支撑装置30位于每两个绕组2、2’之间，用于接纳各个由传导板20形成的、分别成V形弯折的第一组件部分21。由于前述的这种一端成V形弯折的几何形状，分部21b与垂直部分20h一同作为弹性部件起作用，该弹性部件有弹性地支撑在支撑装置30的内壁上，并固定在该位置。

由于传导板以其组件部分21直接与电动机3的绕组2、2’相邻地安装，使得热量直接通过传导板20的垂直部分20h向平板部分22c传送。

从图2和图3中可以看出，温度传感器10直接安装在电路板5上。鉴于这样的构造使得传感器组件能够与电动机3的绕组2、2’相间隔且在外部设置，即优选与其他组件一起安装在同一电路板5上。组件20的水平延伸的平板状部分22c位于温度传感器10的上方。为了达到与同样在水平方向上的传感器10的最佳的热耦合，在导热组件20和温度传感器10的上表面之间设置导热膜40。该导热膜40设计为电绝缘膜40。

设计为插入支架的支撑装置30优选为由绝缘材料制成的塑料注塑件。支撑装置30的位于绕组2、2’之间的上部30a的壁厚明显小于支撑装置30的下部的壁厚，如图3所示，该支撑装置具有侧支架30L和30R。在本实施例中，导热组件由热导率λ>200W/(m k)的金属制成，以实现特别好的导热性，并由此能够通过温度传感器10快速感测绕组2、2’的温度升高。

本发明关于其实施方式并不限于上述优选实施例。确切地说，可以设想由所示解决方案以及基本上不同类型的实施方式使用的多种变形方案。

Claims (8)

1.一种温度监测装置(1)，所述温度监测装置用于监测电动机(3)的绕组(2、2’)并包括：

a.至少一个在所述电动机(3)的所述绕组(2)的外部并与所述绕组相间隔设置的温度传感器(10)或热敏开关(10’)，

b.至少一个导热组件(20)，所述导热组件从为了热耦合和热传导而与所述绕组(2、2’)相接触或相邻的第一组件部分(21)延伸至为了热耦合和热传导而与所述温度传感器(10)相接触或相邻的第二组件部分(22)，其中

c.所述导热组件(20)为传导板，所述传导板设计为金属的冲压弯折件。

2.根据权利要求1所述的温度监测装置(1)，其特征在于，所述导热组件(20)的热导率λ>200W/(m k)。

3.根据权利要求1或2所述的温度监测装置(1)，其特征在于，另外设置有漏斗状的支撑装置(30)，所述导热组件(20)的所述第一组件部分(21)插入所述支撑装置中。

4.根据前述权利要求任一项所述的温度监测装置(1)，其特征在于，所述导热组件(20)的所述第一组件部分(21)设计为所述导热组件(20)的一个基本成V形弯折的部分。

5.根据权利要求4所述的温度监测装置(1)，其特征在于，所述V形弯折的部分(21)在所述电动机(3)的两个所述绕组(2、2’)之间的间隙中延伸。

6.根据前述权利要求任一项所述的温度监测装置(1)，其特征在于，在所述温度传感器(10)和所述导热组件(20)的所述第二组件部分(22)之间设置导热膜(40)，所述导热膜优选覆盖所述温度传感器(10)。

7.一种电动机(3)，所述电动机具有绕组(2、2’)并配备有至少一个根据权利要求1～6任一项所述的温度监测装置(1)。

8.根据权利要求7所述的电动机(3)，其中温度传感器(10)与所述绕组(2、2’)相间隔地安装在电路板或传感器接纳部上，并且所述导热组件(20)以其所述第一组件部分(21)设置在所述绕组(2、2’)之间，且以其所述第二组件部分(22)设置在所述温度传感器(10)上方。