專利名稱：具有集成的軸承溫度傳感器的電機(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，涉及具有集成的軸承溫度傳感器的電機(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，很多常見的電機(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)的外殼體上的溫度或振動(dòng)傳感器的形式。傳感器包括聯(lián)接到例如讀取和/或記錄感測數(shù)據(jù)的控制器上的分離的線束。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種電機(jī)，包括殼體和布置在所述殼體內(nèi)的軸。所述軸包括第一端部部分和第二端部部分。至少一個(gè)軸承安裝到所述軸的所述第一端部部分和所述軸的所述第二端部部分中的一個(gè)上。定子安裝在所述殼體內(nèi)而轉(zhuǎn)子相對于所述軸安裝并且相對于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝。溫度傳感器在所述至少一個(gè)軸承處集成到所述殼體內(nèi)。所述溫度傳感器包括檢測所述至少一個(gè)軸承的溫度的感測元件。還公開了一種操作與馬達(dá)控制面板電連接的電機(jī)的方法。所述電機(jī)包括殼體、安裝在所述殼體內(nèi)的定子、以及包括與所述定子相鄰地安裝的轉(zhuǎn)子的軸。所述方法包括使可操作地連接到至少一個(gè)軸承上的所述轉(zhuǎn)子相對于所述定子旋轉(zhuǎn)，通過集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器感測所述至少一個(gè)軸承的溫度，通過在所述定子與所述馬達(dá)控制面板之間電聯(lián)接的線束將電力傳送給所述電機(jī)，以及通過由所述線束承載的并且在所述溫度傳感器與所述馬達(dá)控制面板之間電連接的信號線路傳送表示所述至少一個(gè)軸承的溫度的信號。


以下描述不應(yīng)當(dāng)視為以任一方式進(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是根據(jù)示例性實(shí)施例的包括集成的軸承傳感器的電機(jī)的局部截面圖；以及圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的包括集成的軸承傳感器的電機(jī)的局部截面圖。
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。溫度傳感器與軸承相鄰地設(shè)置，該軸承使轉(zhuǎn)子能夠相對于定子旋轉(zhuǎn)。溫度傳感器提供與軸承溫度相關(guān)的反饋。監(jiān)控軸承溫度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，能夠基于軸承溫度調(diào)節(jié)諸如冷卻劑流的電機(jī)操作參數(shù)以避免潛在的軸承故障。而且，將溫度傳感器集成到電機(jī)內(nèi)消除了對于另外的線束或另外的外部連接的任意需求，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。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，該殼體具有第一和第二側(cè)壁6和7，所述第一和第二側(cè)壁通過第一端部壁8和第二端部壁或蓋10相連接以共同限定出內(nèi)部部分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側(cè)壁6的內(nèi)表面16和第二側(cè)壁7的內(nèi)表面17處的定子24。定子24包括本體 28，所述本體具有延伸到第二端部部分30的第一端部部分29，所述本體支承多個(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相對于第二端部壁10可旋轉(zhuǎn)地支承，第二端部57通過第二軸承64相對于第一端部壁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。疊片84被堆疊并對準(zhǔn)以限定轉(zhuǎn)子疊片組件79的外徑表面87。電機(jī)2通過線束99電連接到馬達(dá)控制面板97。線束99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可以構(gòu)造為使諸如空氣或油之類的冷卻劑流直接傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子70、第一和第二軸承63和64和/或定子24的第一和第二端部線匝部分40和41 上，或者間接地穿過殼體4,比如使冷卻劑流動(dòng)穿過如圖2中所示的水套125,其中，相同的附圖標(biāo)記表示在相應(yīng)的視圖中的對應(yīng)的部件。還根據(jù)所示的示例性實(shí)施例，電機(jī)2包括在第一軸承63處安裝在殼體4內(nèi)的第一溫度傳感器130和在第二軸承64處安裝在殼體4內(nèi)的第二溫度傳感器134。第一和第二溫度傳感器130和134集成到殼體4內(nèi)并且構(gòu)造為分別檢測第一和第二軸承63和64的溫度。第一溫度傳感器130包括與第一軸承63直接接觸的第一感測元件140。術(shù)語“直接接觸”應(yīng)當(dāng)理解為包括存在有可以增強(qiáng)第一感測元件140與第一軸承63之間的接觸的各種元件。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，第一感測元件140采取熱敏電阻器的形式。但是，應(yīng)當(dāng)理解，也可以利用其他直接接觸式感測元件，比如電阻溫度裝置(RTD)或熱電偶。相反，第二溫度傳感器134間接地檢測第二軸承64的溫度。更具體地，第二溫度傳感器134包括遠(yuǎn)離第二軸承64設(shè)置的第二感測元件144。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面， 第二感測元件144采取紅外傳感器的形式，但是，應(yīng)當(dāng)理解，也能夠利用其他非接觸式感測元件。第一溫度傳感器130和第二溫度傳感器134通過感測線路電聯(lián)接到控制器114，感測線路中的一條以150表示，其與電導(dǎo)體104并排地通過線束99。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，控制器114從第一溫度傳感器130和第二溫度傳感器134接收表示第一軸承63和第二軸承64的溫度的信號輸入。如果信號指示在第一軸承63和/或第二軸承64處的低的溫度，則可以減小冷卻劑流。相反，如果信號指示在第一軸承63和/或第二軸承64處的高的溫度，則可以增大冷卻劑流。基于信號，控制器114可以調(diào)節(jié)來自冷卻劑系統(tǒng)120的冷卻劑流，以確保第一軸承63和第二軸承64不會過熱。當(dāng)然,第一軸承63和第二軸承64的溫度可以僅被監(jiān)控以提供是否需要必要的替換和/或修理的指示。此處，應(yīng)當(dāng)理解，示例性實(shí)施例描述了具有集成的溫度傳感器的電機(jī)，該溫度傳感器向控制器提供實(shí)時(shí)的溫度信息。基于該溫度信息，控制器可以采取矯正行為或僅僅收集數(shù)據(jù)以輔助對維修需求的預(yù)測。而且，將溫度傳感器集成到電機(jī)內(nèi)消除了對于另外的電纜、 線束或其他外部連接的需求，這些另外的電纜、線束或其他外部連接增大費(fèi)用、復(fù)雜性和潛在故障點(diǎn)的總數(shù)量。盡管結(jié)合具有旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)子附裝到該旋轉(zhuǎn)軸上)的電機(jī)進(jìn)行展示，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，示例性實(shí)施例也能夠應(yīng)用到包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到固定軸上的轉(zhuǎn)子的電機(jī)。另外，盡管示出為具有一個(gè)非接觸式溫度傳感器和一個(gè)接觸式溫度傳感器，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，第一和第二溫度傳感器能夠都是非接觸式傳感器或者都是與軸承直接接觸的傳感器。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；布置在所述殼體內(nèi)的軸，所述軸包括第一端部和第二端部；安裝在所述軸的所述第一端部和所述軸的所述第二端部中的一個(gè)的至少一個(gè)軸承；安裝在所述殼體內(nèi)的定子；相對于所述軸安裝的且相對于所述定子可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；以及在所述至少一個(gè)軸承處集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器，所述溫度傳感器包括檢測所述至少一個(gè)軸承的溫度的感測元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，還包括構(gòu)造為且設(shè)置為引導(dǎo)冷卻劑穿過所述殼體的冷卻劑系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，還包括安裝在馬達(dá)控制面板中并且可操作地連接到所述冷卻劑系統(tǒng)和所述溫度傳感器上的控制器，所述控制器構(gòu)造為且設(shè)置為基于由所述感測元件檢測的溫度控制穿過所述殼體的冷卻劑流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中，所述至少一個(gè)軸承包括布置在所述軸的所述第一端部處的第一軸承和布置在所述軸的所述第二端部處的第二軸承，所述溫度傳感器在所述第一軸承處集成到所述殼體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)，還包括在所述第二軸承處集成到所述殼體內(nèi)的另一溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中，所述感測元件直接接觸所述至少一個(gè)軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器是熱敏電阻器、電阻溫度裝置 (RTD)和熱電偶中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中，所述溫度傳感器是非接觸式傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其中，所述非接觸式傳感器是紅外(IR)傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子固定地安裝到所述軸上。
11.一種操作電連接到馬達(dá)控制面板上的電機(jī)的方法，所述電機(jī)具有殼體、安裝在所述殼體內(nèi)的定子、以及包括與所述定子相鄰地安裝的轉(zhuǎn)子的軸，所述方法包括使可操作地連接到至少一個(gè)軸承上的所述轉(zhuǎn)子相對于所述定子旋轉(zhuǎn)；通過集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器感測所述至少一個(gè)軸承的溫度；通過在所述定子與所述馬達(dá)控制面板之間電聯(lián)接的線束將電力傳送給所述電機(jī)；以及通過由所述線束承載并且在所述溫度傳感器與所述馬達(dá)控制面板之間電連接的信號線路傳送表示所述至少一個(gè)軸承的溫度的信號。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所述至少一個(gè)軸承的溫度調(diào)節(jié)冷卻劑流。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器感測至少一個(gè)軸承的溫度包括通過一體安裝在所述殼體內(nèi)的第一溫度傳感器感測第一軸承的溫度和通過一體安裝在所述殼體內(nèi)的第二傳感器感測第二軸承的溫度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器感測至少一個(gè)軸承的溫度包括直接感測所述至少一個(gè)軸承的溫度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，直接感測所述至少一個(gè)軸承的溫度包括通過熱敏電阻器和電阻溫度裝置(RTD)中的一種感測所述至少一個(gè)軸承的溫度。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過集成到所述殼體內(nèi)的溫度傳感器感測所述至少一個(gè)軸承的溫度包括間接地感測第一和第二軸承中的至少一個(gè)的溫度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，間接感測所述至少一個(gè)軸承的溫度包括通過紅外溫度傳感器感測所述至少一個(gè)軸承的溫度。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使可操作地連接到至少一個(gè)軸承上的所述轉(zhuǎn)子相對于所述定子旋轉(zhuǎn)包括使固定地安裝到所述軸上的所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括使冷卻劑流傳輸穿過所述殼體。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括基于所述至少一個(gè)軸承的溫度控制所述冷卻劑流。
全文摘要
一種電機(jī)，包括殼體和安裝在所述殼體內(nèi)的軸。所述軸包括第一端部部分和第二端部部分。至少一個(gè)軸承安裝在所述軸的所述第一端部部分和所述軸的所述第二端部部分中的一個(gè)處。定子安裝在所述殼體內(nèi)而轉(zhuǎn)子相對于所述軸安裝并且相對于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝。溫度傳感器在所述至少一個(gè)軸承處集成到所述殼體內(nèi)。所述溫度傳感器包括檢測所述至少一個(gè)軸承的溫度的感測元件。
文檔編號H02K11/00GK102594033SQ20121000999
公開日2012年7月18日 申請日期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 申請人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司