專利名稱：具有集成的轉(zhuǎn)子溫度傳感器的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及具有集成的轉(zhuǎn)子溫度傳感器的電機(jī)。
背景技術(shù)：
電機(jī)通過流過定子的電能做功以在轉(zhuǎn)子中引起電動(dòng)力。電動(dòng)力在轉(zhuǎn)子處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)用于驅(qū)動(dòng)各種外部裝置。當(dāng)然，還能夠利用電機(jī)通過輸入功發(fā)電。在任一情況下，電機(jī)目前都以越來越高的速度產(chǎn)生越來越大的輸出，并且設(shè)計(jì)為更小的包裝。高的功率密度和速度常常導(dǎo)致嚴(yán)苛的操作條件，比如高的內(nèi)部溫度、振動(dòng)等等。因此，很多常規(guī)的電機(jī)包括傳感器，這些傳感器監(jiān)控例如定子溫度、殼體溫度等等。傳感器通常采取安裝在電機(jī)的殼體上的溫度傳感器的形式。傳感器包括聯(lián)接至例如讀取和/或記錄感測(cè)數(shù)據(jù)的控制器的分離的線束。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種電機(jī)，包括殼體、安裝在所述殼體內(nèi)的定子、以及相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子包括具有多個(gè)疊片的轉(zhuǎn)子疊片組件。溫度傳感器布置在所述殼體內(nèi)。所述溫度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的溫度的感測(cè)表面。還公開了一種操作電機(jī)的方法。所述方法包括使轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)，并且通過集成到所述電機(jī)中的溫度傳感器測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的溫度。


以下描述不應(yīng)當(dāng)視為以任何方式進(jìn)行限制。參照附圖，相似的元件標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記圖I繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的包括集成的溫度傳感器的電機(jī)；圖2繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面的包括集成的溫度傳感器的電機(jī)；以及圖3繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的又一方面的包括集成的溫度傳感器的電機(jī)。
具體實(shí)施例方式參照附圖，以示例而非限制的方式在此提供所公開的設(shè)備及方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。示例性實(shí)施例提供了直接集成到電機(jī)內(nèi)的溫度傳感器。溫度傳感器與轉(zhuǎn)子相鄰地設(shè)置。溫度傳感器提供與轉(zhuǎn)子溫度相關(guān)的反饋。轉(zhuǎn)子溫度的監(jiān)控通過提供潛在故障模式的指示而增強(qiáng)機(jī)器的可靠性。即，電機(jī)的操作參數(shù)能夠基于轉(zhuǎn)子溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)以避免諸如磁體去磁的潛在轉(zhuǎn)子故障。而且，將溫度傳感器集成到電機(jī)內(nèi)消除了對(duì)于另外的線束或另外的外部連接的任何需求，這些線束或外部連接增大費(fèi)用、復(fù)雜性和潛在故障點(diǎn)的總數(shù)量。監(jiān)控轉(zhuǎn)子溫度增強(qiáng)了電機(jī)的操作控制。在內(nèi)置永磁體(IPM)機(jī)器中的轉(zhuǎn)矩包括兩部分，永磁體(PM)轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩。在IPM機(jī)器中的轉(zhuǎn)矩與磁體溫度相關(guān)。磁體溫度的增大需要不同的控制點(diǎn)以達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩。圖I中以2整體地表示根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)。電機(jī)2包括殼體4，該殼體具有通過第一端壁8和第二端壁或蓋10相連接的第一和第二側(cè)壁6和7以共同限定出內(nèi)部分12。第一側(cè)壁6包括內(nèi)表面16，第二側(cè)壁7包括內(nèi)表面17。此刻，應(yīng)當(dāng)理解，殼體4還能夠構(gòu)建為包括具有連續(xù)內(nèi)表面的單個(gè)側(cè)壁。電機(jī)2還示出為包括布置在第一和第二側(cè)壁6 和7的內(nèi)表面16和17處的定子24。定子24包括本體28，該本體具有延伸到第二端部部分30的第一端部部分29，該第二端部部分30支承多個(gè)線圈36。線圈36包括第一端部線匝部分40和第二端部線匝部分41。電機(jī)2還示出為包括可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體4內(nèi)的軸54。軸54包括經(jīng)居中部分59 延伸到第二端部57的第一端部56。第一端部56通過第一軸承63相對(duì)于第二端壁10可旋轉(zhuǎn)地支承，第二端部57通過第二軸承64相對(duì)于第一端壁8可旋轉(zhuǎn)地支承。軸54支承可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體4內(nèi)的轉(zhuǎn)子70。轉(zhuǎn)子70包括相對(duì)于居中部分59固定的轂74、以及轉(zhuǎn)子疊片組件79。轉(zhuǎn)子疊片組件79包括多個(gè)疊片，其中的一個(gè)以84表示。在所示的示例性實(shí)施例中，電機(jī)2采取內(nèi)置永磁體(IPM)機(jī)器的形式，使得疊片84包括一系列的永磁體90并且被堆疊和對(duì)準(zhǔn)以限定轉(zhuǎn)子疊片組件79的外徑表面87。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，電機(jī)2能夠采取多種形式。電機(jī)2通過電纜99電連接到馬達(dá)控制面板97上，所述電纜包括多個(gè)電導(dǎo)體，其中的一個(gè)以104表示，這些電導(dǎo)體使定子24與布置在馬達(dá)控制面板97中的具有端子(未示出)的電源108電聯(lián)接。馬達(dá)控制面板97還容置控制器114，可以利用該控制器控制馬達(dá)啟動(dòng)、馬達(dá)速度和/或馬達(dá)關(guān)閉以及各種其他操作參數(shù)。在所示的示例性實(shí)施例中，控制器 114聯(lián)接到冷卻劑系統(tǒng)120上，該冷卻劑系統(tǒng)輸送諸如油、空氣流等的冷卻劑流穿過殼體4。 應(yīng)當(dāng)理解，“穿過”是指，冷卻劑系統(tǒng)120不但能夠構(gòu)造為將冷卻劑流直接引導(dǎo)到殼體4中和 /或引導(dǎo)到第一和第二軸承63和64上，而且還能夠構(gòu)造為將冷卻劑流引導(dǎo)到定子24的第一和第二端部線匝部分40和41上，或者比如穿過如圖3中所示的水套125間接地穿過殼體4，其中，相同的附圖標(biāo)記表示在相應(yīng)的視圖中的對(duì)應(yīng)的部件。根據(jù)示例性實(shí)施例，電機(jī)2包括溫度傳感器130，該溫度傳感器在所示的示例性實(shí)施例中安裝到端壁8上并且朝向轉(zhuǎn)子70的磁體90定向。更具體地，溫度傳感器130包括朝向轉(zhuǎn)子70的磁體90定向的非接觸式感測(cè)表面135。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，溫度傳感器130采取紅外溫度傳感器的形式，但是，應(yīng)當(dāng)理解，溫度傳感器130能夠采取非接觸式傳感器的其他形式。另外，還應(yīng)當(dāng)理解，非接觸式感測(cè)表面135還能夠朝向疊片組件79定向以檢測(cè)疊片84的溫度。溫度傳感器130通過感測(cè)線路137聯(lián)接到控制器114上。以該方式，控制器114能夠基于內(nèi)部機(jī)器溫度控制電機(jī)2中的冷卻劑的輸送。通過將溫度傳感器130集成到電機(jī)2內(nèi)并且通過電纜99延伸感測(cè)線路137，減小了電纜的費(fèi)用和復(fù)雜性。還根據(jù)所示的示例性實(shí)施例，溫度傳感器130包括防護(hù)部140，該防護(hù)部具有完全繞非接觸式感測(cè)表面135延伸的偏轉(zhuǎn)器構(gòu)件145。偏轉(zhuǎn)器構(gòu)件145將諸如冷卻劑的任何物質(zhì)引導(dǎo)遠(yuǎn)離非接觸式感測(cè)表面135以確保溫度傳感器130獲得代表轉(zhuǎn)子溫度的讀數(shù)。即， 防護(hù)部確保溫度傳感器130感測(cè)與轉(zhuǎn)子70相關(guān)聯(lián)的溫度而非其他表面的溫度?，F(xiàn)在，在描述根據(jù)另一示例性實(shí)施例的溫度傳感器160時(shí)，參照?qǐng)D2，其中相同的附圖標(biāo)記表示在相應(yīng)的視圖中的對(duì)應(yīng)的部件。溫度傳感器160集成到轂部分74內(nèi)并且包括與疊片組件79直接接觸的感測(cè)表面165。即，溫度傳感器160感測(cè)疊片組件79的未暴露表面的溫度。更具體地，溫度傳感器160檢測(cè)疊片組件79的溫度及該疊片組件與轂74的界面區(qū)域(未單獨(dú)標(biāo)記)的溫度。溫度傳感器160采取熱敏電阻器的形式，但是，也可以利用其他感測(cè)元件，比如電阻溫度裝置(RTD)。另外，術(shù)語(yǔ)“直接接觸”應(yīng)當(dāng)理解為包括通過居中材料進(jìn)行接觸。溫度傳感器160通過經(jīng)由電纜99的感測(cè)線路170聯(lián)接到控制器114上。 以該方式，控制器114能夠基于內(nèi)部機(jī)器溫度控制電機(jī)2中的冷卻劑的輸送。通過將溫度傳感器160集成到電機(jī)2內(nèi)并且通過電纜99延伸感測(cè)線路170，減小了電纜的費(fèi)用和復(fù)雜性。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以形成各種變化，并且等同物可以替代其元件而不偏離本發(fā)明的范圍。另外，對(duì)本發(fā)明的教導(dǎo)可以形成多種變型以適應(yīng)特定的環(huán)境或材料而不偏離本發(fā)明的主要范圍。由此旨在本發(fā)明不被限制于所公開的作為被構(gòu)思來執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的具體實(shí)施例，相反，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī),包括殼體；安裝在所述殼體內(nèi)的定子；具有多個(gè)疊片的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述殼體內(nèi)；以及布置在所述殼體內(nèi)的溫度傳感器，所述溫度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的溫度的感測(cè)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器是非接觸式溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中，所述非接觸式溫度傳感器是紅外溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器與所述轉(zhuǎn)子直接接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器是熱敏電阻器和電阻溫度裝置 (RTD)中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，還包括防護(hù)部，所述防護(hù)部包括設(shè)置在所述溫度傳感器處的偏轉(zhuǎn)器構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中，所述防護(hù)部完全繞所述傳感器延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中，所述偏轉(zhuǎn)器構(gòu)件布置在所述傳感器的所述感測(cè)表面處。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，還包括構(gòu)造為且設(shè)置為引導(dǎo)冷卻劑流穿過所述殼體的冷卻劑系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)，還包括控制器，所述控制器構(gòu)造為且設(shè)置為基于由所述溫度傳感器感測(cè)的溫度來輸送冷卻劑流穿過所述殼體。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)所述疊片組件的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)集成到所述多個(gè)疊片內(nèi)的磁體的溫度。
13.一種操作電機(jī)的方法，所述方法包括使轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)；以及通過集成到所述電機(jī)內(nèi)的溫度傳感器測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的溫度。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括防護(hù)所述溫度傳感器的感測(cè)表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，防護(hù)所述溫度傳感器的所述感測(cè)表面包括使冷卻劑偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離所述溫度傳感器。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的溫度包括感測(cè)多個(gè)疊片的未暴露表面的溫度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，感測(cè)所述未暴露表面的溫度包括感測(cè)所述多個(gè)疊片與轉(zhuǎn)子轂之間的界面的溫度。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括基于所測(cè)量的溫度控制輸送冷卻劑穿過所述電機(jī)。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的溫度包括檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的多個(gè)疊片的溫度。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的溫度包括檢測(cè)集成到所述多個(gè)疊片內(nèi)的磁體的溫度。
全文摘要
一種電機(jī)，包括殼體、安裝在所述殼體內(nèi)的定子、以及相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子包括具有多個(gè)疊片的轉(zhuǎn)子疊片組件。溫度傳感器布置在所述殼體內(nèi)。所述溫度傳感器包括構(gòu)造為且設(shè)置為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的溫度的感測(cè)表面。
文檔編號(hào)H02K11/00GK102594032SQ20121000999
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者B·D·錢伯林, D·A·富爾頓 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司