KR101754749B1 - 보강된 신축성 온도 센서 - Google Patents

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마크 제프리 스웬슨
로버트 로렌스 가이젤만
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메저먼트 스페셜티스, 인크.
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Abstract

고정자 권선 온도 센서는 고정자에 연결하기 위한 적어도 하나의 감지 와이어를 포함한다. 센서는 또한 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질, 및 코어 물질의 위의 라미네이트 물질을 포함하는 본체를 포함한다. 본체는 감지 와이어를 보호하도록 적응된 두께를 갖는다. 센서는 외부 모니터링 장치에 연결하기 위한 리드 와이어를 포함한다. 감지 와이어는 센서의 리드 단차 부분에서 리드 와이어에 전기적으로 연결된다. 센서는 리드 와이어로부터 연장하고 리드 단차를 에워싸는 탭을 더 포함하고, 탭은 탭이 폴리이미드와 접착제에 의해 둘러싸이지만 유리 섬유에 의해서는 둘러싸이지 않는 신축 가능한 영역을 포함한다.

Description

보강된 신축성 온도 센서{REINFORCED FLEXIBLE TEMPERATURE SENSOR}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2012년 9월 26일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/705,975호, 및 2013년 3월 15일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/790,751호의 우선권을 주장하며, 이들의 전체 개시는 모든 점에서 본 명세서에 참고로 도입된다.
본 개시는 일반적으로 온도 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터와 발전기 고정자 권선의 강건한 온도 측정을 수행하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
저항 기반 온도 센서 또는 저항 온도 검출기(RTD)는 센서에 통합된 하나 이상의 와이어의 저항의 감지된 변화에 기초하여 환경 또는 시스템의 동작 온도를 측정하기 위해 많은 응용에서 사용될 수 있다. 모터, 발전기 및 보조 장비에 사용된 것들과 같이, 고정자에 연결될 때, RTD는 고정자 권선의 온도뿐만 아니라, 관련된 공기와 가스 흐름의 온도를 검출하는 데에도 사용될 수 있다.
고정자에 RTD를 연결하기 위해, RTD는 일반적으로 고정자 코어의 내부에 설치된다. 이것은 고정자 권선들 또는 코일들 사이에 형성된 개구 또는 슬롯 내에 완전히 RTD를 설치함으로써 달성될 수 있는데, 이때 센서의 관련된 절연 와이어들만이 고정자 코어의 에지를 지나 돌출한다. 일반적으로, 이런 유형의 RTD는 감지부를 수용하기 위해 얇은 강체(예를 들어, 유리 섬유체)를 포함한다. 감지부와의 연결부를 형성하는 비교적 큰 전기적 리드들은 일반적으로 유리 섬유체 내부에 맞지 않는다. 따라서, 이들 배열은 "리드 단차"의 형성을 필요로 하는데, 이 리드 단차는 리드 와이어가 유리 섬유체와 연결되는 리드 와이어 단부 상에 유리 섬유 재료의 퇴적물을 포함할 수 있다. 이 리드 단차는 다른 응용들보다 모터 또는 발전기 내의 RTD 설치 공정과 그것의 위치 설정을 더 어렵게 만들 뿐만 아니라, 모터 또는 발전기 제조 동안에 손상에도 민감하다.
또한, RTD들이 예를 들어, 고정자 권선 내에 마찰 결합될 때, 고정자 및 다른 공간 제한 응용들에 사용된 RTD들은 종종 설치와 제조 동안에 장력 불량을 나타낸다. 이러한 불량의 원인은 압력, 고무 망치를 이용한 타격, 및 고정자 코어의 에지에 있는 RTD의 리드 단부/리드 단차 영역의 만곡을 포함할 수 있는, 설치 공정에서 비롯되는 RTD 감지 와이어에의 응력과 연관될 수 있다.
따라서, 더 강건한 고정자 권선 온도 센서들이 요구된다.
본 개시의 한 실시예에서, 고정자의 온도를 감지하고 감지된 온도를 외부 모니터링 장치에 전달하기 위한 온도 센서가 제공된다. 센서는 고정자 내에 맞춤 설치되도록 적응된 적어도 하나의 감지 와이어를 포함한다. 센서는 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질, 및 코어 물질 위의 에폭시 라미네이트 물질을 포함하는, 유리 섬유체와 같은, 강체를 더 포함한다. 외부 모니터링 장치에 연결하기 위한 리드 와이어가 또한 제공된다. 감지 와이어가 리드 와이어에 전기적으로 연결되는 곳에 리드 단차가 정해진다. 리드 와이어와 감지 와이어 사이에 연장하는 도전성 탭이 제공될 수 있고 이는 리드 단차의 적어도 일부를 에워싼다. 탭은 센서가 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응된 영역에서 리드 단차와 감지 와이어를 보호하도록 구성된다.
한 유리한 실시예에서, 센서는 신축 가능한 영역을 포함한다. 신축 가능한 영역은 리드 와이어와 감지 와이어 사이에 연장하는 탭을 에워쌀 수 있다. 탭은 예를 들어, 리본 또는 테이프를 포함하는, 내고온성 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질의 층들 사이에 라미네이트될 수 있다. 접착제가 또한 리본 상의 적소에 와이어와 탭을 유지시키기 위해 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 신축 가능한 영역은 에폭시 라미네이트 또는 유리 섬유를 포함하지 않으므로, 단단하지 않다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 고정자의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 고정자의 온도를 감지하기 위해 고정자에 감지 와이어를 맞춤 설치하는 단계들을 포함한다. 감지 와이어의 적어도 일부가 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질로 둘러싸인다. 코어 물질은 유리 섬유체를 형성하기 위해 에폭시 라미네이트 물질로 둘러싸인다. 리드 와이어가 외부 모니터링 장치에 전기적으로 연결된다. 감지 와이어는 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판과 라미네이트된 가늘고 긴 탭의 적어도 일부를 둘러싸는 유리 섬유체를 갖는 리드 단차에서 리드 와이어에 전기적으로 연결된다. 가늘고 긴 탭은 리드 와이어로부터 연장하고 센서가 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응된 영역에서 리드 단차와 감지 와이어를 보호하기 위해 리드 단차를 에워싼다.
본 요약은 본원의 교시들 중 일부의 개관이고 제시된 주제의 배타적이거나 완전한 논의로 의도된 것은 아니다. 제시된 주제에 대한 추가적 세부 사항들은 상세한 설명과 첨부된 청구 범위에서 발견된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 그들의 법적 균등물에 의해 정의된다.
도 1a는 고정자 권선 온도 센서의 개략도를 도시한다.
도 1b는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서의 개략 평면도를 도시한다.
도 1c는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서의 개략 측면도를 도시한다.
도 2a는 센서의 영역들의 구조적 강도를 보여주는, 고정자 권선 온도 센서의 다이어그램를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 실시예에 따른, 센서의 영역들의 구조적 강도를 보여주는, 고정자 권선 온도 센서의 다이어그램를 도시한다.
도 3a는 고정자 권선 온도 센서의 본체 부분의 개략도를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서의 본체 부분의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서를 포함하는 시스템의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서를 포함하는 시스템의 측면도를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서의 평면도를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서의 측면도를 도시한다.
다음의 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 양태들 및 실시예들을 예시로 보여주는 첨부 도면들의 주제와 관련이 있다. 이들 실시예는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 그 요지를 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 개시에서 "한 실시예", "하나의 실시예", 또는 "다양한 실시예"라고 하는 것은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이러한 표현은 2개 이상의 실시예를 고려한다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 예시적인 것이고 제한적 의미로 해석되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위와 함께, 이러한 청구 범위의 권리가 부여되는 법적 균등물의 완전한 범위에 의해서만 정의된다.
위에 기술된 바와 같이, 예를 들어, 모터와 발전기의 고정자 권선의 온도를 측정하는 데 사용된 RTD들은 많은 요인들로 인해 거듭되는 불량에 처하게 된다. 이러한 요인들은 예를 들어, 어려운 설치 공정뿐만 아니라 RTD들 자체의 구성에서의 약점을 포함할 수 있다. 도 1a는 전술한 결점들에 처할 수 있는, 고정자 권선 온도를 측정하기 위해 유용한 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD(100)의 개략도를 도시한다. RTD(100)는 도전성 탭(110)을 통해 리드 와이어(135)에 연결된 감지 와이어(들)(130)(예를 들어, 감지를 위한 얇은 와이어 코일을 포함하는 플롯된 소자)를 포함한다. 탭(110)은 리드 와이어(135)를 감지 와이어(130)에 전기적으로 연결하기 위해, 구리 탭, 또는 적어도 도전성 트레이스들을 포함하는 소자를 포함할 수 있다. 주된 불량 영역(105)은 탭(110) 및 리드 와이어(135)를 감지 와이어(130)에 연결하는 리드 단차(120)를 포함하는 것으로, 도시된다. 예시된 실시예에서, 탭(110)은 리드 단차(120)를 보호하지 않고, 주된 불량 영역(105)의 다른 중요한 부분들도 보호하지 않는다.
도 2a는 센서의 다양한 영역들의 구조적 강도(및 약한 정도)를 보여주는, 도 1a의 RTD(100)의 것과 유사한 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD(200)를 도시한다. 예를 들어, 감지 와이어를 포함하는 소자 와이어 부분(205)은 70-80PSI(pounds per square inch)에서 불량으로 된다는 것이 알려져 있고, 반면에 리드 단차에 인접한 소자 와이어 부분(215 및 220)은 단지 60PSI에서 불량으로 된다. 감지 와이어를 덮는 유리 섬유 부분(210)과 같은, 강체 부분은 80PSI에서 불량으로 되는 경향이 있고, 반면에 유리 섬유 부분(230)은 60PSI에서 부서진다. 위에 기술된 바와 같이, 탭 부분(240)은 소자 와이어 부분(215)을 보호하기에 적합하지 않다.
도 3a는 도 1a의 RTD(100)와 같은, 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD의 본체 부분(300)의 개략도를 도시한다. 감지 와이어 또는 플롯된 소자(305)는 도 1a의 감지 와이어(130)와 관련하여 도시되고 설명된 것과 유사할 수 있다. 구체적으로, 감지 와이어(305)는 저항의 변화에 기초하여 환경의 동작 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 와이어 코일을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 감지 와이어(305)는 코어 물질(320)의 두께에 의해 둘러싸인다. 코어 물질(320)은 예를 들어, 에폭시 라미네이트(310)(예를 들어, 유리 섬유와 같은 복합 라미네이트)의 층들에 의해 둘러싸이거나, 또는 그들 사이에 매립된다. 한 실시예에서, 본체 부분의 전체 두께(330)는 .030인치이다. 이 .030인치 두께 유리 섬유체가, 예를 들어 18 게이지 와이어 리드 단차(도시 생략)와 함께 사용될 때, RTD가 손상을 받기 쉽게 한다. 보다 구체적으로, 센서가 설치와 동작 동안에 고정자 코어의 에지 주위에서 만곡됨에 따라, 그리고 센서가 고정자 코일 위와 아래에 배치됨에 따라, 작은 직경의 감지 와이어(305)는 손상을 받기 쉽다.
본 개시의 실시예들은 모터, 발전기, 및 보조 장비에서의 고정자의 코일 또는 권선의 온도를 측정하도록 특별히 구성된 것들을 포함하는, 향상된 온도 센서들 또는 RTD들을 포함한다. 본 개시의 실시예들에 따른 고정자 권선 온도 센서들 또는 RTD들은 적어도 하나의 감지 와이어, 또는 감지 와이어 코일을 포함한다. 감지 와이어는, 단지 비제한적인 예로, 구리 또는 백금 와이어를 포함할 수 있다. 센서는 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 코어 물질, 및 코어 물질 위의 에폭시 라미네이트 물질을 포함하는, 유리 섬유체와 같은, 강체를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 코어 물질은 리본 상의 적소에 와이어를 유지시키는 접착제를 갖는, 내고온성 폴리이미드 리본 또는 테이프를 포함한다. 한 실시예에서, 폴리이미드 리본 또는 테이프는 E. I. du Pont de Nemours and Company 사에 의해 생산되는 KAPTON® 필름, 테이프 또는 리본이다. 한 실시예에서, 접착제는 아크릴 접착제이다. 또 다른 실시예에서, 접착제는 실리콘 접착제이다. 유리 섬유체는 감지 와이어를 보호하도록 적응된 두께를 포함한다. 유리 섬유체뿐만 아니라, 감지 와이어는 또한 센서가 고정자의 권선 내에 맞춤 설치(예를 들어, 마찰 결합)될 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 센서는 센서의 출력을 고정자의 온도와 상관시키기 위해, 컴퓨터와 같은, 외부 모니터링 장치에 연결하기 위한 리드 와이어를 또한 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 센서들은 "핀치 영역"의 부근의 적어도 하나의 작은 직경 감지 와이어를 보호하기 위해 가늘고 긴 도전성 탭들을 포함한다. 이 핀치 영역은 센서가 모터 또는 발전기의 코어에서 나가는 곳에 생성된다. 가늘고 긴 탭들은 리드 와이어로부터 연장할 수 있고 감지 와이어가 고정자의 단부를 지나 연장하는 영역에서 센서 와이어의 일부를 에워쌀 수 있다.
개시된 가늘고 긴 탭은 센서 서브어셈블리의 일부이고, 손상에 민감한 영역들로부터 멀리 작은 직경 감지 와이어를 옮긴다. 가늘고 긴 탭 기술은 또한 더 두꺼운 리드 단차 영역 아래로부터 외부로 탭과 감지 와이어 간의 조인트를 이동시킴으로써 이 조인트의 위치를 가시적으로 만든다. 이 특징은 모터와 발전기 조립공이 RTD 센서를 일관되게 배치하게 하고 손상 받기 쉬운 영역에서 코일에 타격을 주는 것을 피할 수 있게 한다. 그러므로, 전체적인 센서는 더 강하고 가시적 조인트 위치를 제공하여 더 정확한 설치를 가능하게 하고, 추가로 손상의 가능성과 나아가 센서 불량을 더욱 감소시킨다.
"타격 영역"이 고정자의 코일 내의 슬롯을 따라 존재하는데, 여기에 센서가 위치되고, 망치로 타격되어, 센서를 슬롯들 안으로 눌러 맞춘다. 종래 기술의 RTD 센서의 이 부분은 비교적 작은 직경의 감지 와이어가 그 안에 매립되어 있으므로, 국소화된 장력 불량들을 포함하여, 손상을 받기 쉽다. 종래 기술의 RTD들의 전술한 .030인치 두께 유리 섬유체는 너무 얇아서 적당한 보호를 제공하지 못하여, 센서 불량들로 이어진다. 본 개시의 실시예들은 또한 비교적 부서지기 쉬운 감지 와이어를 보호하기 위해 타격 영역과 핀치 영역의 양쪽에서, 센서 위에 더 두꺼운 층의 물질을 포함하는, 더 강건한 센서 본체를 제공한다. 예를 들어, 한 특정한 실시예에서, 유리 섬유체는 전술한 핀치 영역과 타격 영역에서 감지 와이어를 보호하기 위해 0.040인치의 두께를 갖는다.
전술한 바와 같이, 센서의 실시예들은 또한 외부 모니터링 장치에 연결하기 위한 하나 이상의 리드 와이어를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 리드 와이어는 18 게이지 리드 와이어를 포함한다. 본 개시의 실시예들은 리드 와이어로부터 연장하고 리드 단차를 에워싸는 도전성 탭을 갖는 센서들을 포함한다. 센서의 리드 단차 부분은 감지 와이어가 리드 와이어에 전기적으로 연결되는 곳에 정해진다. 탭은 센서가 고정자의 단부를 지나 연장하는 영역에서 리드 단차와 감지 와이어를 보호한다. 한 실시예에 따르면, 탭부 또는 부분은 핀치 영역에서 감지 와이어를 보호하기 위해 길이가 2.375인치이다.
추가적 내구성을 제공하기 위해, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD는 신축 가능한 부분 또는 영역을 포함한다. 한 실시예에서, 신축 가능한 영역은 리드 와이어와 감지 와이어 또는 감지 와이어 코일 사이에 연장하는 도전성 구리 탭과 같은, 탭을 포함한다. 탭은 리본 또는 테이프를 포함하는, 예를 들어, 내고온성 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질의 층들 사이에 라미네이트될 수 있다. 접착제가 또한 리본 상의 적소에 와이어와 탭을 유지시키기 위해 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 접착제는 아크릴 접착제이다. 한 실시예에서, 접착제는 실리콘 압력 감지 접착제이다. 한 실시예에서, 신축 가능한 영역은 에폭시 라미네이트 또는 유리 섬유를 포함하지 않는다. 이런 방식으로, 신축 가능한 영역은 센서의 유리 섬유체의 부분을 포함하지 않는다.
도 1b 및 도 1c는 본 개시의 실시예에 따른, 각각 고정자 권선 온도 센서(150)의 평면도와 측면도의 개략도들을 도시한다. 주된 불량 영역(155)은 리드 와이어(135)가 도전성 탭(160)을 통해 감지 와이어(예를 들어, 플롯된 얇은 와이어 코일)(130)와 연결되는 리드 단차(120)를 포함하는 것으로, 도시된다. 리드 단차(120) 및 주된 불량 영역(155)은 탭(160)의 길이 내에 보여진다. 이런 방식으로 탭(160)은 주된 불량 영역(155) 외부의 탭과 감지 와이어 간의 조인트의 위치를 바꿈으로써 주된 불량 영역(155)의 다른 중요한 부분들뿐만 아니라 리드 단차(120)를 보호한다.
도 2b는 본 개시의 실시예에 따른, 센서의 영역들의 구조적 강도를 보여주는 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD(250)의 다이어그램을 도시한다. (.030인치와 비교하여) .040인치의 본체 두께와 2.375인치의 탭 길이가 이 실시예에서 사용된다. 이 부가된 두께의 결과로서, 소자 와이어 부분들(255 및 295)은 120PSI까지 불량이 나지 않고 소자 와이어 부분(265)은 80PSI까지 온전하게 남는다. 예시된 실시예에서, 소자 와이어 부분(295)이 부분(270)으로부터 유리 섬유 부분(260)으로 옮겨지고, 이 부분은 60PSI에서 불량이 나는 유리 섬유 부분(280)과 비교하여, 110-120PSI까지의 압력에도 견딘다는 점에 유의해야 한다. 더욱이, 증가된 본체 두께뿐만 아니라 가늘고 긴 탭 부분(290)은 각각의 소자 와이어 부분들에 추가적인 보호를 제공하므로, 잠재적 불량들을 감소시킨다.
도 3b는 본 개시의 실시예에 따른 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD의 본체 부분(350)의 개략도를 도시한다. 감지 와이어(355)는 코어 물질(370)의 두께에 의해 둘러싸이고, 이 코어 물질은 에폭시 라미네이트(360)의 두께에 의해 둘러싸인다. 한 실시예에서, 감지 와이어(355)는 백금, 구리, 니켈 또는 철-니켈로 구성된다. 한 실시예에서, 코어 물질은 내고온성 폴리이미드 기판, 및 기판 상의 적소에 와이어를 유지시키는 데 사용되는 접착제를 포함한다. 한 실시예에서, 접착제는 아크릴 접착제이다. 한 실시예에서, 접착제는 실리콘 압력 감지 접착제이다. 본체 부분(350)의 전체 두께(380)는 설명된 실시예에서 .040인치이다.
전술한 향상된 센서들의 시험은 하기 데이터를 제공했다:
Figure 112015046776448-pct00001
상기 데이터는 본 개시의 실시예들이 내부 감지 와이어의 강도를 적어도 120PSI로 증가시킬 수 있다는 것을 예증한다. 게다가, 이들 실시예에서, 외부 유리 섬유 손상은 내부 감지 와이어에 대한 손상이 지속되기 전에 가시적이다. 이것은 센서에 과도하게 응력을 주는 것의 검출을 가능하게 하고 공정 개선과 앞으로의 손상의 방지를 용이하게 한다. 최종 사용자들은 일반적으로 (고정자 개구들의 치수들에 의해 제한된) 센서 본체의 두께에 상한을 제공하기 때문에, 감지 와이어 주위의 보호 물질의 두께는 제한된다. 다른 두께들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 사용될 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 고정자 권선 온도 센서(400)를 포함하는 시스템의 단면도를 도시한다. 센서 리드 와이어(420)가 고정자(410)의 단부를 지나서 연장하는 것으로 도시된다. 도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 고정자 권선 온도 센서(500)을 포함하는 시스템의 측면도를 도시한다. 센서 리드 와이어(510)는 센서 본체들(520)에 연결되는 것으로 도시되고, 이 본체들은 한 실시예에서 백금 와이어와 같은, 더 작은 직경의 감지 와이어를 수용한다. 탭들(530)은 고정자의 단부, 또는 핀치 영역의 부근의 감지 와이어를 보호한다. 한 실시예에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시한 고정자 권선 온도 센서는 도 1b에 도시된 것과 같은 탭(예를 들어, 탭(160))과 도 3b에 도시된 것과 같은 본체(예를 들어, 본체 부분(350))를 갖는다.
도 6a는 본 개시의 실시예에 따른 고정자 권선 온도 센서 또는 RTD(650)의 평면도를 도시한다. 리드 단차(620)는 신축 가능한 부분 또는 영역(670)을 통해 리드 와이어(635)를 감지 와이어(630)(예를 들어, 기판 위에 형성된 트레이스들일 수 있는 플롯된 얇은 와이어 코일 또는 감지 와이어)에 전기적으로 연결한다. 신축 가능한 영역(670)은 센서(650)가 위치하는 슬롯의 외부의 센서의 신축성을 가능하게 하여, 예를 들어, 종래 기술의 센서들에서 일반적으로 나타나는 리드 단차와 감지 와이어의 접합 주위의 부서짐을 방지한다. 탭(660)은 센서(650)가 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응된 영역에서 리드 단차(620), 신축 가능한 영역(670) 및 감지 와이어(630)를 보호한다. 감지 와이어(630)는 코어 물질(625)의 두께에 의해 둘러싸이고, 이 코어 물질은 유리 섬유체(631)를 형성하는 에폭시 라미네이트(610)의 주변층들을 갖는다. 코어 물질(625)과 에폭시 라미네이트(610)의 두께는 감지 와이어(630)가 고정자에 맞춤 설치되게, 예를 들어 고정자 코일의 권선들 사이에 마찰 결합하게 적응되도록 선택될 수 있다.
한 실시예에서, 신축 가능한 영역(670)은 리드 단차(620)와, 감지 와이어(630)의 적어도 일부를 둘러싸는 코어 물질(625)을 갖는 에폭시 라미네이트(610) 사이에 배열된다. 신축 가능한 영역(670)은 도전성 구리 탭과 같은, 탭(660)을 포함할 수 있다. 탭(660)은 리드 와이어(635)로부터 연장하고, 리본 상의 적소에 와이어와 탭을 유지시키는 접착제를 갖는 내고온성 폴리이미드 테이프 또는 리본의 층들 사이에 라미네이트된다. 한 실시예에서, 접착제는 아크릴 접착제이다. 한 실시예에서, 접착제는 압력 감지 접착제이다. 한 실시예에서, 신축 가능한 영역(670)은 에폭시 라미네이트 또는 유리 섬유를 포함하지 않는다(예를 들어, 신축 가능한 영역은 유리 섬유체를 포함하지 않는다). 한 실시예에서, 신축 가능한 영역(670)의 길이는 리드 단차보다 길거나 짧을 수 있다. 예를 들어, 신축 가능한 영역은 길이가 0.5인치 내지 10인치일 수 있고 리드 단차는 길이가 0.5인치 내지 5인치일 수 있다. 한 실시예에서, 신축 가능한 영역은 길이가 2인치 내지 4인치 일 수 있고 리드 단차는 길이가 1인치 내지 2인치일 수 있다.
탭(660)은 신축 가능한 기판을 포함할 수 있고, 이 기판은 그 위에 패터닝된 구리 트레이스들과 같은 도전성 트레이스(665)를 갖는 폴리이미드로 이루어져, 리드 와이어(635)를 감지 와이어(630)에 전기적으로 연결하기 위한 신축 가능한 도전성 회로를 형성할 수 있다. 기타 실시예들에서, 도전성 트레이스(665)는 임의의 적절한 도전체, 예를 들어 금속 와이어로 형성될 수 있다. 도전성 트레이스(665)는 단지 비제한적인 예로, 납땜을 통해 리드 와이어(635) 및 감지 와이어(630)에 부착될 수 있다. 기타 실시예들에서, 도전성 트레이스(665)는 리드 와이어(635)의 일부로부터, 또는 감지 와이어(630)의 일부로부터 형성될 수 있다. 폴리이미드 테이프 또는 리본은 탭(660)의 상단과 하단에 도포될 수 있다. 테이프 층들은 트레이스(665)에 물리적 보호를 제공하고 유전층의 역할을 한다. 대안적으로, 분리된 유전체 절연 재료가 제공될 수 있다. 신축 가능한 영역(670) 상의 폴리이미드 테이프는 약 1인치까지의 거리만큼 감지 길이의 에폭시 라미네이트 그리고 약 1인치의 거리만큼 리드 단차(620)의 에폭시와 중첩할 수 있다. 시험에서, 본 명세서에 개시된 것과 같은 센서(650)의 실시예들이 손상 없이 리드 단차(620)와 감지 와이어(630) 사이에 180°까지의 각도들을 허용했다.
도 6b는 본 개시의 실시예에 따른 고정자 권선 온도 센서의 측면도를 도시한다. 한 실시예에서, 본체 부분(645)의 전체 두께는 도 1b, 도 2b 및 도 3b에 대하여 상기 설명된 실시예들에 따라서 약 .040인치이다.
감지 와이어를 둘러싸는 폴리이미드 테이프와 아크릴 접착제로 구성된 코어를 가진 유리 섬유체, 유리 섬유체가 결핍되고 폴리이미드 테이프와 아크릴 접착제의 적어도 하나의 층 사이에 라미네이트된 탭을 갖는 신축 가능한 영역, 및 탭이 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 테이프의 하나 이상의 층들 사이에 라미네이트된 에폭시 라미네이트에 의해 둘러싸인 리드 단차를 갖는 센서의 사용은 센서의 향상된 내구성을 제공한다. 예를 들어, 아크릴 접착제의 사용은 예를 들어, 타격 영역 또는 핀치 영역에서, 센서 위의 10인치로부터 60인치까지의 어딘가에 32 oz 중량을 떨어뜨려서 불량률을 시험했을 때 실리콘 접착제로 형성된 대응하는 센서의 것보다, 예를 들어 약 4배만큼 센서의 내구성을 개선시켰다.
고정자의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 제조하는 방법이 또한 본 명세서에 개시된다. 이 방법은 고정자의 온도를 감지하기 위해 감지 와이어 또는 감지 와이어 코일을 고정자에 맞춤 설치하는 것을 포함한다. 감지 와이어의 적어도 일부는 접착제, 예를 들어 아크릴 접착제를 갖는 리본 또는 테이프와 같은 내고온성 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질, 및 코어 물질 위의 에폭시 라미네이트 물질을 갖는 유리 섬유체로 둘러싸인다. 리드 와이어는 외부 모니터링 장치에 전기적으로 연결된다. 감지 와이어는 리드 단차에서 리드 와이어에 전기적으로 연결되거나, 또는 리드 단차에서 리드 와이어에 전기적으로 연결되는 신축 가능한 영역 내의 탭에 전기적으로 연결된다. 탭은 리드 와이어로부터 연장할 수 있고 센서가 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응된 영역에서 감지 와이어와 리드 단차를 보호하기 위해 적어도 리드 단차를 둘러싼다.
특정한 실시예들을 본 명세서에 예시 및 설명하였지만, 통상의 기술자라면 동일한 목적을 달성하도록 추정되는 임의의 배열이 도시된 특정한 실시예를 대체할 수 있음을 알 것이다. 전술한 기재 내용은 설명하기 위한 것이며 한정하도록 의도된 것이 아니라는 것을 알아야 한다. 본 주제의 범위는 첨부된 청구 범위와 함께, 이러한 청구 범위의 권리가 주어지는 법적 균등물들의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 고정자의 온도를 감지하고 이 감지된 온도를 외부 모니터링 장치에 전달하기 위한 온도 센서로서,
    상기 고정자에 맞도록 적응되고 상기 고정자의 온도를 감지하도록 적응된 적어도 하나의 감지 와이어;
    유리 섬유체로서,
    상기 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질과;
    상기 코어 물질 위의 에폭시 라미네이트 물질을 포함하는
    유리 섬유체;
    상기 외부 모니터링 장치에 연결하기 위한 리드 와이어;
    상기 감지 와이어가 상기 리드 와이어에 전기적으로 연결되는 곳에 있는 리드 단차; 및
    상기 리드 와이어로부터 연장하고 상기 리드 단차의 적어도 일부를 에워싸는 탭
    을 포함하고, 상기 탭은 그 길이를 지나 적어도 부분적으로 연장하는 신축 가능한 부분을 포함하고, 상기 탭의 상기 신축 가능한 부분은 상기 적어도 하나의 감지 와이어와 상기 리드 와이어 사이에서 상기 적어도 하나의 감지 와이어를 상기 리드 와이어에 연결하는 신축 가능한 도전성 회로를 포함하고, 상기 탭은 상기 센서가 상기 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응된 영역에서 상기 리드 단차와 상기 감지 와이어를 보호하는 온도 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 감지 와이어는 백금 감지 와이어를 포함하는 온도 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감지 와이어는 상기 고정자에 마찰 결합되도록 적응되는 온도 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유체의 두께는 대략 .04인치인 온도 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유체의 두께는 대략 .04인치보다 더 큰 온도 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 리드 와이어는 18 게이지 리드 와이어를 포함하는 온도 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탭의 길이는 대략 2.375인치인 온도 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 감지 와이어는 구리 감지 와이어를 포함하는 온도 센서.
  9. 제1항에 있어서, 상기 리드 단차는 상기 탭의 적어도 일부 위의 에폭시 라미네이트 물질을 포함하는 유리 섬유체, 및 상기 유리 섬유체의 적어도 일부 위의 폴리이미드와 접착제를 포함하는 온도 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접착제는 아크릴 접착제를 포함하는 온도 센서.
  11. 제9항에 있어서, 상기 리드 단차와 상기 코어 물질 및 감지 와이어를 둘러싸는 상기 유리 섬유체 사이의 상기 탭의 일부는 폴리이미드와 접착제에 의해 둘러싸이지만 유리 섬유에 의해서는 둘러싸이지 않는 온도 센서.
  12. 제11항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 적어도 하나의 감지 와이어의 저항의 감지된 변화에 기초하여 상기 고정자의 동작 온도를 측정하도록 적응되는 온도 센서.
  13. 제1항에 있어서, 상기 외부 모니터링 장치는 개인용 컴퓨터를 포함하는 온도 센서.
  14. 고정자의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 고정자의 온도를 감지하기 위해 상기 고정자에 감지 와이어를 맞춤 설치하는 단계;
    아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판을 포함하는 코어 물질로 상기 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 단계;
    유리 섬유체를 형성하기 위해 에폭시 라미네이트 물질로 상기 코어 물질을 둘러싸는 단계;
    외부 모니터링 장치에 리드 와이어를 전기적으로 연결하는 단계; 및
    아크릴 접착제를 갖는 폴리이미드 기판과 라미네이트된 가늘고 긴 탭의 적어도 일부를 둘러싸는 유리 섬유체를 갖는 리드 단차에서 상기 리드 와이어에 상기 감지 와이어를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하고,
    상기 가늘고 긴 탭은 상기 리드 와이어로부터 연장하고 상기 센서가 상기 고정자의 단부를 지나 연장하도록 적응되는 영역에서 상기 리드 단차와 상기 감지 와이어를 보호하기 위해 상기 리드 단차를 에워싸고, 상기 가늘고 긴 탭의 적어도 일부가 신축 가능한 부분을 포함하고, 상기 신축 가능한 부분은 상기 감지 와이어와 상기 리드 와이어 사이에서 상기 리드 와이어에 상기 감지 와이어를 연결하기 위한 신축 가능한 도전성 회로를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 고정자에 감지 와이어를 맞춤 설치하는 단계는 상기 고정자에 상기 감지 와이어를 마찰 결합하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 고정자에 감지 와이어를 맞춤 설치하는 단계는 상기 고정자에 백금 감지 와이어를 맞춤 설치하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 유리 섬유체로 상기 감지 와이어의 적어도 일부를 둘러싸는 단계는 대략 .04인치보다 큰 두께를 갖는 유리 섬유체로 상기 감지 와이어를 둘러싸는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 외부 모니터링 장치에 리드 와이어를 전기적으로 연결하는 단계는 18 게이지 리드 와이어를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 가늘고 긴 탭을 제공하는 단계는 적어도 대략 2.375인치의 길이를 갖는 탭을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 리드 단차에서 상기 리드 와이어에 상기 감지 와이어를 전기적으로 연결하는 단계는 상기 리드 단차를 지나서 연장하고, 접착제를 갖는 폴리이미드 기판에 의해 둘러싸이지만 유리 섬유에 의해서는 둘러싸이지 않는 상기 가늘고 긴 탭의 일부에 상기 감지 와이어를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 방법.
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