專利名稱：具有集成的磁通量傳感器的電機的制作方法
技術領域：
示例性實施例涉及永磁體電機的領域，更具體地，涉及具有集成的磁通量傳感器的永磁體電機。
背景技術：
電機通過流過定子的電能做功以在轉子中引起電動力。電動力在轉子處產生旋轉力。轉子的旋轉用于驅動各種外部裝置。當然，還能夠利用電機通過輸入功發電。在任一情況下，電機目前都以越來越高的速度產生越來越大的輸出，并且設計為更小的包裝。高的功率密度和速度常常導致嚴苛的操作條件，比如高的內部溫度、振動等等。高的溫度能夠導致在永磁體電機中磁體損壞。因此，很多常規的電機包括傳感器，這些傳感器監控例如定子溫度、殼體溫度等等。傳感器通常采取安裝在電機的殼體上的溫度或振動傳感器的形式。

發明內容
公開了一種永磁體電機，包括殼體、安裝在所述殼體內的定子、轉子組件、安裝在所述轉子組件內的多個永磁體、以及布置在所述殼體內的磁通量傳感器。所述磁通量傳感器包括構造為且設置為檢測從所述轉子組件泄漏的磁通量的感測表面。還公開了一種操作永磁體電機的方法，包括使轉子組件相對于定子旋轉，感測來自所述轉子組件的磁通量，以及基于從所述轉子組件泄漏的磁通量控制所述電機的參數。


以下描述不應當視為以任一方式進行限制。參照附圖，相似的元件標以相同的附圖標記圖I是繪出了根據示例性實施例的包括集成的磁通量傳感器的電機；以及圖2是根據示例性實施例的另一方面的包括集成的磁通量傳感器的電機。
具體實施例方式參照附圖，以示例而非限制的方式在此提供所公開的設備及方法的一個或多個實施例的詳細描述。示例性實施例提供了直接集成到電機內的磁通量傳感器。磁通量傳感器與安裝在永磁體電機的轉子中的磁體相鄰地設置。磁通量傳感器提供與來自轉子的磁通泄漏相關的反饋。磁通密度能夠與磁體的溫度關聯。監控磁體溫度通過提供對潛在故障模式的指示而使控制器能夠調節電機的各種操作參數以增強輸出并增大機器的可靠性。即，能夠基于磁體溫度在以發電機模式操作時調節諸如速度、負載、電機的反_EMF(電動勢)之類的操作參數和/或穿過電機的冷卻劑流以避免能夠導致電機故障的潛在的退磁化。圖I中以2整體地表示根據示例性實施例的永磁體電機。電機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相連接的第一側壁6和第二側壁7以共同限定出內部分12。第一側壁6包括內表面16，第二側壁7包括內表面17。此刻，應當理解，殼體 4還能夠構建為包括具有連續內表面的單個側壁。電機2還示出為包括布置在第一側壁6 的內表面16和第二側壁7的內表面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，該第二端部部分支承多個線圈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2還示出為包括可旋轉地支承在殼體4內的軸54。軸54包括經居中部分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相對于第二端壁10可旋轉地支承，而第二端部57通過第二軸承64相對于第一端壁8可旋轉地支承。軸54支承可旋轉地安裝在殼體4內的轉子組件70。轉子組件70包括相對于居中部分59固定的轂74 以及轉子疊片組件79。轉子疊片組件79包括多個疊片84，這些疊片被堆疊和對準以限定出外徑表面87。轉子疊片組件79還包括嵌入多個疊片84內的一系列永磁體90。電機2通過電纜99電連接至馬達控制面板97，該電纜包括多個電導體，其中的一個以104表示，這些電導體使定子24與布置在馬達控制面板97中的具有端子(未示出) 的電源108電聯接。馬達控制面板97還容置控制器114，該控制器可以被用于控制馬達啟動、馬達速度和/或馬達關閉，以及如將在下面更詳細討論的各種其他操作參數。在所示的示例性實施例中，控制器114聯接至冷卻劑系統120，該冷卻劑系統輸送冷卻劑流、包含油、 乙二醇的混合物穿過殼體4。應當理解，“穿過”是指，冷卻劑系統120能夠不僅構造為將冷卻劑流直接引導到殼體4內和/或到第一和第二軸承63和64上，而且還可以構造為將冷卻劑流引導到定子24的第一和第二端部線匝部分40和41上，或者間接地穿過如圖2中所示的水套125而穿過殼體4，其中，相同的附圖標記表示在相應視圖中的對應部件。根據示例性實施例，電機2包括磁通量傳感器130,該磁通量傳感器在所示示例性實施例中安裝到端壁8上并且定向為朝向轉子組件70的永磁體90。更具體地，磁通量傳感器130包括與轉子組件70的永磁體90對準的非接觸式感測表面135。根據示例性實施例的一個方面，磁通量傳感器130采取霍爾效應傳感器的形式，但是，應當理解，能夠采用其他形式的磁通量感測裝置，比如探測線圈。無論是何種形式，磁通量傳感器130都檢測從轉子組件70發射的泄漏磁通量的量或水平。取決于傳感器130相對于轉子組件70的旋轉位置，傳感器130可以感測來自永磁體90或來自多個疊片84的磁通線。磁通量傳感器130 通過感測線路137向控制器114發送信號從而指示從轉子組件70泄漏的磁通量的量。控制器114評測信號并且基于磁通量的量確定永磁體90的溫度。以該方式，控制器114隨后控制電機2的參數。例如，控制器114基于磁體溫度控制在電機2中的冷卻劑輸送以確保永磁體90不會損壞。除了控制冷卻劑流以外，控制器114還能夠調節電機的速度、輸出功率、輸出扭矩和/或減小流動至定子的電流的量以減小熱損耗。而且，通過調節用于調控磁體溫度的冷卻劑流，控制器114能夠減小用于冷卻電機2的外部機動部件(比如泵/風扇等等)所需的負載或做功的量。調節冷卻劑流以在電機2以馬達模式或發電機模式操作時滿足磁體所需的冷卻需求將導致電機的更長操作壽命。除了增強操作壽命以外，減小那些原本被用于操作輔助冷卻部件的負載導致操作效率的增大。盡管已經參照示例性實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員應當理解，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明的范圍。另外，對本發明的教導可以形成多種變型以適應特定的環境或材料而不偏離本發明的主要范圍。由此旨在本發明不被限制于所公開的作為被構思來執行本發明的最佳模式的具體實施例，相反，本發明包括落入權利要求的范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種永磁體電機,包括殼體；安裝在所述殼體內的定子；相對于所述定子可旋轉地安裝在所述殼體內的轉子組件；安裝在所述轉子組件內的多個永磁體；以及布置在所述殼體內的磁通量傳感器，所述磁通量傳感器包括構造為且設置為檢測從所 述轉子組件泄漏的磁通量的感測表面。
2.根據權利要求I所述的永磁體電機，其中，所述磁通量傳感器是非接觸式溫度傳感器。
3.根據權利要求2所述的永磁體電機，其中，所述非接觸式溫度傳感器是霍爾效應傳 感器。
4.根據權利要求2所述的永磁體電機，其中，所述非接觸式溫度傳感器是探測線圈。
5.根據權利要求I所述的永磁體電機，其中，所述磁通量傳感器與所述多個永磁體對準。
6.根據權利要求I所述的永磁體電機，還包括構造為且設置為將冷卻劑流引導至所 述電機的冷卻劑系統。
7.根據權利要求6所述的永磁體電機，還包括圍繞所述殼體延伸的水套。
8.根據權利要求6所述的永磁體電機，其中，所述冷卻劑系統將所述冷卻劑流引導穿 過所述水套。
9.根據權利要求6所述的永磁體電機，還包括構造為且設置為基于由所述磁通量傳 感器感測的磁通量將所述冷卻劑流輸送穿過所述殼體的控制器。
10.根據權利要求9所述的永磁體電機，其中，所述控制器構造為且設置為基于由所述 磁通量傳感器感測的磁通量確定所述多個永磁體的溫度。
11.根據權利要求I所述的永磁體電機，其中，所述轉子組件包括多個疊片，所述磁通 量傳感器構造為且設置為檢測從所述多個疊片泄漏的磁通量。
12.根據權利要求I所述的永磁體電機，其中，所述磁通量傳感器構造為且設置為檢測 從所述多個永磁體泄漏的磁通量。
13.一種操作永磁體電機的方法，所述方法包括使轉子組件相對于定子旋轉；感測從所述轉子組件泄漏的磁通量；以及 基于從所述轉子組件泄漏的磁通量控制所述電機的參數。
14.如權利要求13所述的方法，其中，控制所述電機的參數包括控制穿過所述電機的 冷卻劑流。
15.如權利要求13所述的方法，其中，控制所述電機的參數包括控制所述電機的輸出功率。
16.如權利要求13所述的方法，其中，控制所述電機的參數包括控制所述電機的旋轉速度。
17.如權利要求13所述的方法，其中，控制所述電機的參數包括控制所述電機的輸出扭矩。
18.如權利要求13所述的方法，其中，感測從所述轉子組件泄漏的磁通量包括感測從所述轉子組件的多個疊片泄漏的磁通量。
19.如權利要求18所述的方法，其中，感測從所述轉子組件泄漏的磁通量包括感測從所述轉子組件的永磁體泄漏的磁通量。
20.如權利要求19所述的方法，還包括基于所述磁通量確定在所述轉子組件中的一個或多個所述永磁體的溫度。
全文摘要
一種永磁體電機，包括殼體；安裝在所述殼體內的定子；轉子組件；安裝在所述轉子組件內的多個永磁體；以及布置在所述殼體內的磁通量傳感器。所述磁通量傳感器包括構造為且設置為檢測從所述轉子組件泄漏的磁通量的感測表面。
文檔編號H02K1/27GK102594030SQ20121000975
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優先權日2011年1月14日
發明者B·D·錢伯林, D·A·富爾頓 申請人:瑞美技術有限責任公司