本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度監(jiān)測(cè)裝置，以及一種設(shè)置有這種溫度監(jiān)測(cè)裝置的電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)中幾乎無(wú)法避免電動(dòng)機(jī)中的熱損耗。因此電動(dòng)機(jī)具有溫度上限，一旦超過(guò)該溫度上限，例如由于繞組的絕緣故障，電動(dòng)機(jī)就可能受損或停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)內(nèi)部可能由于驅(qū)動(dòng)裝置或電動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)轉(zhuǎn)故障而出現(xiàn)不能容許的高溫。這類情況會(huì)出現(xiàn)在預(yù)設(shè)的機(jī)器高負(fù)荷的條件下，例如當(dāng)不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或機(jī)械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)阻塞時(shí)。電動(dòng)機(jī)上的臟的通風(fēng)柵也可能引起所不期望的溫度升高。若電動(dòng)機(jī)繞組超過(guò)容許溫度，電動(dòng)機(jī)就會(huì)受損，并可能導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，為了防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱就有必要掌握繞組的溫度。

此外，在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)，不得不需要達(dá)成結(jié)構(gòu)尺寸和負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的平衡。特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)在實(shí)踐中長(zhǎng)時(shí)間地低于其額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，而只是短暫地超過(guò)負(fù)載峰值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)不基于負(fù)載峰值，而是基于預(yù)期的平均值加上安全余量便具有經(jīng)濟(jì)意義。

從專利申請(qǐng)文件WO 93/23904 A1中已知一種著眼于熱過(guò)載的監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的方法，該方法涉及縮小技術(shù)支出和電動(dòng)機(jī)的必要的過(guò)載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)體積。為此，根據(jù)所測(cè)量的電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的接通時(shí)間內(nèi)的功率損耗或與此成正比的尺寸大小并接著求積分。將該積分值與規(guī)定的閥值相比較，若積分值超過(guò)閥值，就會(huì)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。根據(jù)這一已知的方法只能大概掌握實(shí)際的繞組溫度，此外也忽視了同樣影響電動(dòng)機(jī)的溫度特性的環(huán)境影響因素。

在另一已知的方法中，同樣也沒(méi)有使用溫度感應(yīng)器，而是對(duì)流入電動(dòng)機(jī)的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。若電動(dòng)機(jī)電流在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)超過(guò)容許的持續(xù)電流，則通過(guò)電動(dòng)機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，或者對(duì)于能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的三相交流電動(dòng)機(jī)則通過(guò)變頻器關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。

另一已知的保護(hù)電動(dòng)機(jī)免于過(guò)熱的方法設(shè)置了借助于溫度傳感器的溫度測(cè)量裝置，該溫度傳感器優(yōu)選安裝在電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)。在已知的具有壓合定子的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方案中，例如在壓合工序之前就將熱敏開(kāi)關(guān)安裝在繞組內(nèi)，并將端口導(dǎo)線與電路板相連。以這種方式掌握的電動(dòng)機(jī)繞組附近范圍的溫度一旦達(dá)到預(yù)設(shè)的、所容許的最高極限值，也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的關(guān)閉。這種方法由專利申請(qǐng)文件DE 199 39 997 A1已知，在此方法中，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)應(yīng)特別關(guān)于時(shí)間特性得到改善。此外還設(shè)置有信號(hào)處理器，依據(jù)溫度傳感器的輸出信號(hào)和過(guò)去的至少一個(gè)輸出信號(hào)得出修正的溫度信號(hào)。

這些由現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)備和方法具有一系列會(huì)在實(shí)踐中產(chǎn)生問(wèn)題的缺點(diǎn)。使用溫度傳感器時(shí)，需要足夠的絕緣層以實(shí)現(xiàn)該溫度傳感器和繞組之間的電絕緣。該絕緣層同時(shí)也是熱絕緣體，因此，特別是在高電流的過(guò)載情況下，在繞組本身的電活性部分和溫度傳感器之間就會(huì)出現(xiàn)溫度差。其后果是電動(dòng)機(jī)在已經(jīng)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)繞組過(guò)熱的情況下延遲關(guān)閉。出于人身安全考慮而對(duì)電絕緣要求的提高則更加強(qiáng)了這一效應(yīng)。此外，通過(guò)安裝在繞組內(nèi)的溫度傳感器只能掌握繞組的單一位置的溫度。

特別是在小電源頻率的變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)中，繞組的各部分可能出現(xiàn)非常不同的發(fā)熱情況。在這種情況下可能無(wú)法確實(shí)感測(cè)到繞組的最熱的、已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)熱的位置。另外，特別是在頻率控制電動(dòng)機(jī)中，溫度傳感器和電動(dòng)機(jī)繞組之間的電容耦合會(huì)受到干擾，因?yàn)殒溌冯娏魍ㄟ^(guò)溫度傳感器線路輸送。

另外，在熱感應(yīng)器或傳感器在繞組內(nèi)的內(nèi)建過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高安裝開(kāi)支，并且由于有關(guān)的繞組和電路板之間的巨大的溫度差，在故障情況下早期關(guān)閉 電動(dòng)機(jī)就有其必要性，而這又導(dǎo)致了由于過(guò)小的負(fù)載系數(shù)造成的電動(dòng)機(jī)的負(fù)載問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，并提供一種用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)溫度的裝置和方法，該裝置能夠以低成本實(shí)現(xiàn)，縮小整體安裝空間，改善電動(dòng)機(jī)的負(fù)載利用率，并且準(zhǔn)確地感測(cè)不能容許的電動(dòng)機(jī)繞組溫度，以便能夠在熱過(guò)載發(fā)生時(shí)或發(fā)生前及時(shí)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。

這種任務(wù)通過(guò)根據(jù)技術(shù)方案1的溫度監(jiān)測(cè)裝置，以及通過(guò)根據(jù)技術(shù)方案9的具有這種溫度監(jiān)測(cè)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的基本理念是，將熱能變化以及由此獲得的溫度作為相關(guān)測(cè)量參數(shù)，通過(guò)用于熱傳導(dǎo)的耦合的熱傳導(dǎo)介質(zhì)直接或相鄰地從電動(dòng)機(jī)繞組表面?zhèn)魉偷絺鞲衅?。?yōu)選可將傳感器安裝在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)建的平板，例如電路板上。

因此，根據(jù)本發(fā)明，用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置有至少一個(gè)在電動(dòng)機(jī)繞組外部并與繞組相間隔設(shè)置的溫度傳感器、熱敏開(kāi)關(guān)或適合的溫度感應(yīng)器，以及至少一個(gè)導(dǎo)熱組件，該組件從為了熱耦合和熱傳導(dǎo)而與繞組相接觸或相鄰的第一組件部分延伸至為了熱耦合和熱傳導(dǎo)而與溫度傳感器相接或相鄰的第二組件部分。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中設(shè)置為，導(dǎo)熱組件設(shè)計(jì)為溫度傳導(dǎo)板(以下簡(jiǎn)稱傳導(dǎo)板)，優(yōu)選為一種特別適應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組的幾何形狀的傳導(dǎo)板。

更優(yōu)選傳導(dǎo)板設(shè)計(jì)為金屬的沖壓彎折件。更優(yōu)選的是，導(dǎo)熱組件的熱導(dǎo)率λ>200W/(m k)，從而實(shí)現(xiàn)快速的溫度感測(cè)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中還設(shè)置有支撐裝置，導(dǎo)熱組件的(為了與繞組熱耦合的)第一組件部分插入該支撐裝置中。

有利的是，導(dǎo)熱組件的第一組件部分設(shè)計(jì)為導(dǎo)熱組件的一個(gè)基本成V形 彎折的部分，且支撐裝置相應(yīng)地設(shè)置有一個(gè)V形的接納部?；谶@樣的塑形在兩個(gè)相鄰的電動(dòng)機(jī)繞組之間“架起熱橋”，即，由一個(gè)共有的傳導(dǎo)板同時(shí)監(jiān)測(cè)這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組。

因此更優(yōu)選的是，導(dǎo)熱組件的V形部分在兩個(gè)相鄰的電動(dòng)機(jī)繞組之間的間隙中延伸，并且能夠由一個(gè)共有的傳感器監(jiān)測(cè)兩個(gè)繞組的溫度。

有利的是，在溫度傳感器和導(dǎo)熱組件的第二組件部分之間設(shè)置導(dǎo)熱膜，該導(dǎo)熱膜優(yōu)選緊貼覆蓋溫度傳感器。更有利的是，導(dǎo)熱部件具有底部，為了從繞組經(jīng)由導(dǎo)熱膜直至溫度傳感器的熱傳導(dǎo)，優(yōu)選設(shè)計(jì)該底部直接位于導(dǎo)熱膜之上。

本發(fā)明的另一方面涉及具有需監(jiān)測(cè)溫度的繞組的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)配備有一個(gè)或多個(gè)如前所述的溫度監(jiān)測(cè)裝置。

優(yōu)選的是，在電動(dòng)機(jī)中設(shè)置有傳感器接納部的一個(gè)實(shí)施方案中，直接或相對(duì)地在該傳感器接納部上安裝導(dǎo)熱組件，且該導(dǎo)熱組件以其第一組件部分設(shè)置在繞組之間，并以其第二組件部分設(shè)置在相應(yīng)的溫度傳感器上方。

該溫度監(jiān)測(cè)裝置及電動(dòng)機(jī)能夠以低成本實(shí)現(xiàn)，縮小整體安裝空間，改善電動(dòng)機(jī)的負(fù)載利用率，并且準(zhǔn)確地感測(cè)不能容許的電動(dòng)機(jī)繞組溫度，以便能夠在熱過(guò)載發(fā)生時(shí)或發(fā)生前及時(shí)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其它有利改進(jìn)方案在從屬技術(shù)方案中得到說(shuō)明，如下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明借助附圖得到詳細(xì)闡述，其中：

圖1示出了一種配置有根據(jù)本發(fā)明的溫度監(jiān)測(cè)裝置的電動(dòng)機(jī)的俯視圖；

圖2示出了沿著根據(jù)圖1的切線E-E的截面視圖；

圖3示出了圖2中一部分的細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

下面聯(lián)系圖1至圖3，借助示例性實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中相同的結(jié)構(gòu)特征或作用特征用相同的標(biāo)記表示。

圖1和圖2示出了電動(dòng)機(jī)3，該電動(dòng)機(jī)包括用于監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)3的繞組2、2’的溫度監(jiān)測(cè)裝置1。

圖3示出了溫度監(jiān)測(cè)裝置1的細(xì)節(jié)，該溫度監(jiān)測(cè)裝置包括與電動(dòng)機(jī)3的繞組2、2’相間隔設(shè)置的溫度傳感器10和導(dǎo)熱組件20，其中該導(dǎo)熱組件20從其為了熱耦合和熱傳導(dǎo)而與繞組2、2’相接觸或相鄰的第一組件部分21延伸至為了熱耦合和熱傳導(dǎo)而與溫度傳感器10相接或相鄰的第二組件部分22。

圖1示出了電動(dòng)機(jī)3的從下方的視圖，其中選擇了這樣一種表現(xiàn)形式，即，電動(dòng)機(jī)3的外殼3a部分開(kāi)放地示出，從而使導(dǎo)熱組件20可見(jiàn)。該導(dǎo)熱組件20設(shè)計(jì)為傳導(dǎo)板。該傳導(dǎo)板具有基本上成Y形的位于下方的雙支腳部分，其中左支腳22a和右支腳22b在共有的連接板22c處相連。各支腳22a約成90°角垂直于水平延伸的傳導(dǎo)板，且一端連至組件部分21，該組件部分設(shè)計(jì)為導(dǎo)熱組件，即傳導(dǎo)板20的一個(gè)基本成V形彎折的部分。從圖3中可以清楚看出，傳導(dǎo)板20的垂直部分20h的垂直方向相對(duì)于傳導(dǎo)板20的平板部分22c的水平方向。

從圖3中還可以看出，傳導(dǎo)板20的第一(上方的)組件部分21是以這種方式延伸的，即，首先設(shè)計(jì)為彎折約180°角，并以分部21a平行于垂直部分20h延伸，接著以分部21b與垂直部分20h相對(duì)延伸。

從圖2和圖3中還可以看出，設(shè)置有支撐裝置30，該支撐裝置設(shè)計(jì)為“插入支架”并同樣具有漏斗形的接納部，用于插入第一組件部分21，即成V形彎折的組件部分。

從圖1中可以看出，支撐裝置30位于每?jī)蓚€(gè)繞組2、2’之間，用于接納各個(gè)由傳導(dǎo)板20形成的、分別成V形彎折的第一組件部分21。由于前述的這種一端成V形彎折的幾何形狀，分部21b與垂直部分20h一同作為彈性部件起作 用，該彈性部件有彈性地支撐在支撐裝置30的內(nèi)壁上，并固定在該位置。

由于傳導(dǎo)板以其組件部分21直接與電動(dòng)機(jī)3的繞組2、2’相鄰地安裝，使得熱量直接通過(guò)傳導(dǎo)板20的垂直部分20h向平板部分22c傳送。

從圖2和圖3中可以看出，溫度傳感器10直接安裝在電路板5上。鑒于這樣的構(gòu)造使得傳感器組件能夠與電動(dòng)機(jī)3的繞組2、2’相間隔且在外部設(shè)置，即優(yōu)選與其他組件一起安裝在同一電路板5上。組件20的水平延伸的平板狀部分22c位于溫度傳感器10的上方。為了達(dá)到與同樣在水平方向上的傳感器10的最佳的熱耦合，在導(dǎo)熱組件20和溫度傳感器10的上表面之間設(shè)置導(dǎo)熱膜40。該導(dǎo)熱膜40設(shè)計(jì)為電絕緣膜40。

設(shè)計(jì)為插入支架的支撐裝置30優(yōu)選為由絕緣材料制成的塑料注塑件。支撐裝置30的位于繞組2、2’之間的上部30a的壁厚明顯小于支撐裝置30的下部的壁厚，如圖3所示，該支撐裝置具有側(cè)支架30L和30R。在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱組件由熱導(dǎo)率λ>200W/(m k)的金屬制成，以實(shí)現(xiàn)特別好的導(dǎo)熱性，并由此能夠通過(guò)溫度傳感器10快速感測(cè)繞組2、2’的溫度升高。

本發(fā)明關(guān)于其實(shí)施方式并不限于上述優(yōu)選實(shí)施例。確切地說(shuō)，可以設(shè)想由所示解決方案以及基本上不同類型的實(shí)施方式使用的多種變形方案。